SU944599A1

SU944599A1 - Mass-exchange gas-lift apparatus

Info

Publication number: SU944599A1
Application number: SU813284102A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Михайлович Фотченко; Иван Дмитриевич Зайцев; Григорий Анатольевич Ткач; Якуб Сулейман-Али-Бек Заир-Бек; Эммануил Яковлевич Тарат
Original assignee: Предприятие П/Я А-3732
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1982-07-23

Description

Изобретение относитс к устройс вам дл взаимодействи газа с жидкостью и может найти применение в химической и р де других отраслей промьоиленности дл проведени массообменных процессов. Известен массообменный газлифтный аппарат, содержащий поцъемную трубу с устройствами ввода газа и сепаратор с отражателем в виде наклонной пластины, установленной над подъемной трубой 1. .Известен также массообменный газлифтный аппарат, примен емый ка деаэратор, содержащий подъемную тр бу переменного сечени с расширите л ми, с устройствами ввода газа и завихрителем, установленные в верх ней ее части, сепаратор с отражате лем, установленным над завихрителе и имеющим форму перевернутой конической тарелки с плоским сплошные днищем 2. Недостаток известных аппаратов снижение эффективности массообмена и ухудшение условий сепарации при возрастании нагрузки по газу. Кром того, при высоких скорост х газа, ввиду смачиваемости поверхности от ражательной тарелки, жидкость с ее кромок будет стекать в виде пленки, пересека путь движени газа, выход щего из сепаратора. Прк больших окорост х газа (10 м/с), когда удерживающа способность газовой фазы велика, жидкостна пленка, стекающа с кромок отражател подхватываетс газовым потоком и уноситс из аппарата , снижа тем самым степень сепарации . Цель изобретени - интенсификаци массообмена за счет расширени диапазона нагрузок по газу и улучшение условий сепарации. Поставленна цель достигаетс тем, что в предложенном массообменном газлифтном аппарате, содержгицем подъемную трубу, завихритель, сепаратор и отражатель, установленный над завихрителем , отражатель выполнен тороидально-конической форил, а сепаратор снабжен цилиндрическими раструбами , установленными коаксиально ему и друг другу и «образующими между собой и подъемной трубой каналы дл подачи жидкости на дополнительное контактирование с газом. Сепаратор снабжен дополнительным устройством ввода газа, установленным в нижней его части.The invention relates to a device for the interaction of gas with a liquid and can be used in the chemical and a number of other industries for mass transfer processes. A mass exchange gas-lift apparatus is known, which includes a collector tube with gas inlet devices and a separator with a reflector in the form of an inclined plate mounted above the lifting tube 1.. Also known is a mass-exchange gas lift apparatus, used as a deaerator, containing a variable-lift lift tube with extensions with gas injection devices and a swirler installed in its upper part, a separator with a reflector installed above the swirler and having the shape of an inverted conical plate with a flat solid bottom 2. Ned the remainder of the known apparatus, the decrease in the efficiency of mass transfer and the deterioration of the conditions of separation with increasing gas load. In addition, at high gas velocities, due to the wettability of the surface of the pressure plate, the liquid from its edges will flow in the form of a film, crossing the path of the gas exiting the separator. A large gas flow rate (10 m / s), when the gas phase retention capacity is high, the liquid film draining from the edge of the reflector is picked up by the gas flow and is carried away from the apparatus, thereby reducing the degree of separation. The purpose of the invention is to intensify mass exchange by expanding the range of gas loads and improving the separation conditions. The goal is achieved by the fact that in the proposed mass-exchange gas-lift apparatus, the lifting tube, swirler, separator and reflector mounted above the swirler, the reflector is made toroidal-conical foril, and the separator is equipped with cylindrical sockets installed coaxially to it and to each other and "forming between themselves and a lifting pipe channels for supplying fluid for additional contacting with the gas. The separator is equipped with an additional gas injection device installed in its lower part.

Отражатель снабжен установленным. над ним дополнительньм завихрителемкаплеотбойником ,Reflector fitted. above it is an additional swirler

Внешний цилиндроконический- раструб снабжен коническим отбойником, установленным над ним.The external cylindrical cone is equipped with a conical baffle mounted above it.

В нижней части сепаратор соединен с подъемной трубой переточным уст ройством с запорньам органом.In the lower part, the separator is connected to the riser with a downstream device with a rotary organ.

Конфигураци и взаимное расположение элементов аппарата таковы, что путь движени газожидкостнрй смеси и газа вверх имеет минимум искривлений , а отсепарированна жидкость не создает гидравлического сопротивлени движению газо-жидкостной смеси так как покидает полость .подъемного канала по внутренней поверхности тороидального отбойника в поле центробежннк , инерционньах и гравитационных сил, не пересека пути движени газа,iкоторый уходит через центральное отверстие тора.The configuration and mutual arrangement of the elements of the apparatus are such that the path of movement of the gas-liquid mixture and gas up has a minimum of curvature, and the separated liquid does not create hydraulic resistance to the movement of the gas-liquid mixture as it leaves the cavity of the lifting channel along the inner surface of the toroidal baffle in the centrifugal field, inertial and gravitational forces that do not cross the path of motion of gas, which goes through the central opening of the torus.

На фиг.1 изображен предлагаемый массообменный газлифтный аппарат; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.Figure 1 shows the proposed mass transfer gas-lift apparatus; FIG. 2 is a section A-A in FIG. figure 3 - section bb in figure 1.

Аппарат содержит подъемную трубу с патрубком входа 2 и регулирующим органом 3 расхода жидкости. На трубе установлены устройства ввода газа 4 и завихритель 5 в верхней ее части. .Подъемна труба верхней частью входит в сепаратор б, в котором над завихрителем устано Ален тороидальноконический отражатель 7 с центральным отверстием 8. Над ним установлен встроенный в глухую перегородку 9 дополнительный завихрителькаплеотбойник 10. В сепараторе концентрично трубе установлены внутренний 11 и внешний 12 коаксиальные цилиндро-конические раструбы, образующих между собой и трубой каналы 13 и 14. Над внешним 12 раструбом установлен конический отбойник 15, над которым расположена коническа обечайка 16 сепаратора, образующа с коническим отбойником 15 и наружной поверхностью отражател 7 кольцевой канал 17 дл прохода газа. В нижней части сепаратора установлено дополнительное устройство 18 дл ввода газа, содержащее улиткообразный корпус 19 подвода газа в щелевые отверсти 20 в цилиндрической поверхности внешнего раструба 12. В сепараторе имеютс штуцера 21 и 22 выхода жидкости и газа. Ступени тонкой и грубой сепарации сообщаютс между собой переточным гидрозатвором 23. Шжией частью сепаратор сообщен с подъемной трубой переточным устройством 24 с запорным органом 25.The apparatus contains a lifting pipe with the inlet pipe 2 and the regulating authority 3 of the fluid flow. The pipe has gas injection devices 4 and a swirler 5 in its upper part. The upper part of the lifting pipe enters the separator b, in which there is an Allen toroidal conical reflector 7 with a central hole 8 above the swirler. A secondary swirler is installed in the blank wall 9, an additional swirler is located in the separator 10. In the separator the inner coaxial cylindrical-conical 12 is installed in the separator. sockets forming channels 13 and 14 between themselves and the pipe. A conical bumper 15 is installed above the outer 12 bell, above which is a conical rim 16 of the separator, forming a conical baffle 15 and the outer surface of the reflector 7, an annular channel 17 for the passage of gas. In the lower part of the separator, an additional gas injection device 18 is installed, which contains the cochlear gas supply body 19 in the slotted openings 20 in the cylindrical surface of the external socket 12. In the separator, there are nozzles 21 and 22 for liquid and gas outlet. The steps of fine and coarse separation communicate with each other by means of a transfer valve 23. By the way, a part of the separator is connected to the riser pipe by means of a transfer device 24 with a shut-off element 25.

Аппарат работает следующим образом .The device works as follows.

Жидкость через входной патрубок 2 поступает в подъемную трубу 1, куда через устройства ввода 4 подают газ. Газо-жидкостна смесь поднимаетс вверх, закручиваетс в завихрителе 5. Жидкость центробежными силами- отбрасываетс на поверхность тороидально-конического отражател 7 и направл етс им в кольцевой канал 13, а газ через отверстие 8 поступает в завихритель-каплеотбойник 10 где, очища сь от остаточной капельной влаги, через штуцер 22 выходит из аппарата. Жидкость по каналу 13 перетекает в канал 14, где контактирует с газом, поступающим закрученным потоком в дополнительное устройство ввода 18. Закрученный поток газо-жидкостной смеси коническими част ми раструбов 11 и 12 в поле центробежных сил отклон етс к сотенкам сепаратора 6. Жидкость задерживаетс коническим отбойником 1 и, стека вниз, удал етс через пггуцер 21 из аппарата. Газ по каналу 17, проход эавихритель-каплеотбойник и освобожда сь от капельной влаги, через штуцер 22 выходит из аппарата, По мере накоплени жидкости на перегородке 9 она через гидрозатвор 23 и штуцер 21 удал етс из ёшпарата. Перед остановкой аппарата или в случае накоплени шлама на днище сепаратора открываетс запорный орган 25 переточного устройства 24, и жидкость со шламом перегон етс в подъемную трубу, откуда потоком вымываетс и вьшодитс из аппарата.Liquid through the inlet pipe 2 enters the riser pipe 1, where gas is fed through the inlet devices 4. The gas-liquid mixture rises up, twists in the swirler 5. The liquid is centrifugal forces — it is thrown onto the surface of the toroidal-conical reflector 7 and is directed by it into the annular channel 13, and the gas through the hole 8 enters the swirl-drop separator 10 where, clearing the residual droplet moisture through the nozzle 22 out of the apparatus. Fluid through channel 13 flows into channel 14, where it contacts with gas entering a swirling flow into an additional input device 18. The swirling flow of the gas-liquid mixture in the conical parts of the sockets 11 and 12 in the field of centrifugal forces deviates to hundreds of the separator 6. The liquid is retained conical the baffle 1 and, stack down, is removed through puller 21 from the apparatus. The gas through channel 17, the passage of the evacurator droplet separator and freed from drip moisture, exits the apparatus through the nozzle 22. As the fluid accumulates on the partition 9, it passes through the hydraulic lock 23 and the nozzle 21 is removed from the unit. Before stopping the apparatus or in the event of accumulation of sludge on the bottom of the separator, the shut-off member 25 of the overflow device 24 is opened, and the liquid with sludge is distilled into the riser, from where it is washed out and removed from the apparatus.

Важнейшим технико-экономическим преимуществом предлагаемого аппарата вл етс уменьшение гидравлического сопротивлени благодар приданию его элементам геометрических форм, обеспечивакщих путь движени газожидкостной смеси и газа с минимальными искривлени ми. Такое техническое решение позвол ет увеличить нагрузку по газу в несколько раз, не вли на гидродинамические услови подъема жидкости в газлифте, и обеспечивает эффективную сепарацию. Значительное увеличение нагрузки по газу позвол ет достичь автомодельной области течени газо-жидкостной смеси по критерию Рейнольдса, где интенсивное перемешивание происходит за счет турбулентных пульсаций внутри потока (режим развитой свободной изотропной турбулентности). В этом случае коэффициент массопередачи возрастает пропорционально скорости газа. Аппарат позвол ет повысить интенсивность массообменного процесса, увеличив удельные нагрузки по .газу и жидкости и коэффициент массопередачи в 4-5 раз. Аппарат может быть использован в качестве абсорбера дл промывки газа карбонизационных колонн и осуществлени тфоцесса предварительной карбонизации аммонизированного рассола в производстве соды.The most important technical and economic advantage of the proposed apparatus is the reduction of hydraulic resistance due to giving its elements geometric shapes, providing the path of movement of the gas-liquid mixture and gas with minimal curvature. This technical solution allows to increase the gas load several times, without affecting the hydrodynamic conditions of lifting liquid in the gas lift, and provides effective separation. A significant increase in the gas load makes it possible to achieve a self-similar flow region of the gas-liquid mixture according to the Reynolds criterion, where intensive mixing occurs due to turbulent pulsations inside the flow (mode of developed free isotropic turbulence). In this case, the mass transfer coefficient increases in proportion to the gas velocity. The device allows to increase the intensity of the mass transfer process by increasing the specific loads on gas and liquid and the mass transfer coefficient by 4-5 times. The apparatus can be used as an absorber for washing the gas of carbonation columns and carrying out the pre-carbonization process of ammoniated brine in soda production.

Claims

1. Mass gas turbine apparatus, containing a lifting pipe with gas injection devices and a swirler / installed in its upper part, a separator with a reflector installed above the swirler, in order to intensify the mass exchange by expanding the range of loads for gas and improve the conditions of separation, the reflector is made of a toroidal-conical forksh, and the separator is equipped with cylindrical conic sockets installed coaxially to it and to each other and forming channels for supplying liquid to an additional contacting with the gas.

2. The device according to claim 1, differs by DV and also with the fact that the separator is supplied with an additional gas inlet device installed at the bottom of it.

3. The apparatus according to claim 1, in connection with the fact that the reflector is equipped with an additional swirl-drip separator installed above it.

4. The apparatus according to claim 1, characterized in that the outer cylindrical-conical socket is provided with a conical baffle mounted above it.

5. An apparatus in accordance with claim 1, characterized in that the separator in the lower part is connected to the riser with a flow-through device with a shut-off member.

Sources of information taken into account in the examination

G. USSR Authorship Certificate

743707, cl. B01 D 53/14, 1977.

2. USSR author's testimony

W 497243, class C02 B 1/10, 1973. Ui.1 uz.2 Fig.z