SU980745A1 - Multi-chamber heat-and-mass exchange apparatus - Google Patents

Multi-chamber heat-and-mass exchange apparatus Download PDF

Info

Publication number
SU980745A1
SU980745A1 SU813300703A SU3300703A SU980745A1 SU 980745 A1 SU980745 A1 SU 980745A1 SU 813300703 A SU813300703 A SU 813300703A SU 3300703 A SU3300703 A SU 3300703A SU 980745 A1 SU980745 A1 SU 980745A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
stage
gas
contact
central
liquid
Prior art date
Application number
SU813300703A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Кореньков
Михаил Александрович Гольдштик
Александр Романович Дорохов
Владимир Ильич Казаков
Валерий Иванович Грицан
Анна Яковлевна Азбель
Original Assignee
Специальное Конструкторское Бюро "Энергохиммаш"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Специальное Конструкторское Бюро "Энергохиммаш" filed Critical Специальное Конструкторское Бюро "Энергохиммаш"
Priority to SU813300703A priority Critical patent/SU980745A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU980745A1 publication Critical patent/SU980745A1/en

Links

Landscapes

  • Cyclones (AREA)

Description

(54) МНОГОКАМЕРНЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ(54) MULTI-CHAMBER HEAT AND MASS EXCHANGE EQUIPMENT

1one

Изобретение относитс  к аппаратам, предназначенным дл  проведени  процессов тепломассообмена, а более конкретно к массообменным колоннам дл  систем газ- жидкость.The invention relates to apparatus for carrying out heat and mass transfer processes, and more specifically to mass transfer columns for gas-to-liquid systems.

известен многока.мерный, масеообменный аппарат, включающий корпус с патрубками дл  ввода и вывода фаз с контактными ступен ми, содержащими завихр ющге устройство, сепаратор, сливные трубы и каплеотделитель 1.A multi-dimensional, mass-exchange apparatus is known, comprising a housing with nozzles for input and output of phases with contact stages, comprising a turbulence device, a separator, drain pipes and a droplet separator 1.

Недостатки этого аппарата состо т в том, что организаци  пенного сло  в нем осуществлена таким образом, что аппарат имеет больщие размеры и неполно используетс  энерги  газового потока. В аппарате пенный слой образуетс  в контактной трубе, т. е. в части корпуса, расположенного между конструктивными ступен ми. Размер этой части (контактной трубы) зависит от высоты пенного сло , необходимого дл  нормальной работы аппарата. В свою очередь, высота пенного сло  зависит от многих факторов, таких как скорость газа, физических свойств жидкости и других. Скорость газового потока можно увеличить только до определенной величины, послеThe disadvantages of this apparatus are that the organization of the foam layer in it is carried out in such a way that the apparatus is large and the gas flow energy is not fully utilized. In the apparatus, a foam layer is formed in the contact tube, i.e., in the part of the body located between the structural steps. The size of this part (contact tube) depends on the height of the foam layer, which is necessary for normal operation of the apparatus. In turn, the height of the foam layer depends on many factors, such as gas velocity, the physical properties of the fluid, and others. The gas flow rate can be increased only to a certain value, after

чего значительно увеличиваютс  каплеунос и размеры аппарата.which greatly increases the kapleunos and the size of the apparatus.

В подобных аппаратах высота пенного сло  составл ет 200-600 мм при скорости 2-7,5 м/с, а высота колонн достигает 3-х и более метров. Из-за наличи  осевой составл ющей скорости происходит неполное использование энергии газового потока дл  дроблени  жидкости и закрутки газожидкостного потока. За счет этого размеры капель больше, а поверхность контакта фаз и производительность аппарата меньще.In such devices, the height of the foam layer is 200-600 mm at a speed of 2-7.5 m / s, and the height of the columns reaches 3 meters or more. Due to the presence of the axial velocity component, the energy of the gas flow is not fully utilized to break up the liquid and to spin the gas-liquid flow. Due to this, the droplet sizes are larger, and the contact surface of the phases and the productivity of the apparatus are smaller.

Цель изобретени  - увеличение производительности путем интенсификации процессов тепломассообмена и уменьшение габаритов аппарата за счет полного исполь15 зоваии  энергии газового потока.The purpose of the invention is to increase productivity by intensifying heat and mass transfer processes and reducing the size of the apparatus due to the complete use of the energy of the gas stream.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в многокамерном тепломассообменном аппарате , включающем корпус с патрубками дл  ввода и вывода фаз с контактными ступен ми , содержащими завихр ющее устройство , сепаратор, сливную трубу и каплеотделитель , контактна  ступень снабжена центральным патрубком, сетчатым цилиндром и отсасывающей трубой, конец последней расположен в центральной зоне контактнои ступени, нижн   часть которой енабжена конусообразным поддоном с-о сливной трубой, образующей с контактной ступенью кольцевой канал дл  подачи газа, при этом сливна  труба размещена в верхней части нижележащей ступени, а центральный патрубок соединен с кольцевым каналом вышележащей ступени. Целесообразно контактную ступень выполнить расширенной в центральной части. На чертеже изображен многокамерный тепломассообменный аппарат, продольный разрез. Многокамерный тепломассообменный аппарат состоит из отдельных конструктивных ступеней, которые выполнены в виде вихревых камер, расположенных одна над другой . Перва  ступень 1 по ходу движени  газа в нижней части снабжена приемной камерой 2 с патрубком 3 дл  подачи газа и патрубком 4 дл  слива жидкости. Последн   ступень 5, расположенна  в верхней части колонны, имеет патрубок 6 дл  подачи жидкости. Над ней расположен каплеотбойник 7 с патрубком 8 дл  вывода газа. Кажда  вихрева  камера образована обечайкой 9, верхней профилированной крышкой 10: переход щей в центральный патрубок 11 и конусом 12, расположенным в нижней части камеры. Внутри корпуса 12 коаксна тьно е.му установлен конусообразный поддон 13, снабженный сливной трубой 14, нижний конец которой входит в центральную зону нижележащей вихревой камеры. Между конусом 12 и конусообразным поддоном 13 образован кольцевой канал 15. В вихревой ка.мере размещен направл ющий аппарат 16 с тангенциальными щел ми и вращающийс  диск 17 с лопатками 18. В центральную часть камеры входит нижний конец отсасывающей трубки 19 патрубка 1 внутри которого установлен цилиндр 20 из сетки. Центральный патрубок 11 с цилиндром 20 и отсасывающей трубкой 19 выполн ют роль сепаратора. Между патрубком 11 и цилиндром 20 образован кольцевой карман 21. Конструктивные ступени креп тс  между собой при помощи фланцев 22. Аппарат работает следующим образом. Газ вводитс  в приемную камеру 2 через патрубок 3 и по кольцевому каналу 15 равномерно поступает к направл ющему аппарату 16. Далее газ по тангенциальным щел м направл ющего аппарата 16 поступает в рабочую зону вихревой камеры. Проход  с больщой скоростью через щели, он приобретает вращательное движение. За счет энергии движущегос  газа закручиваетс  диск 17с лопатками 18. На диск 17 с выщележащей ступени по сливной трубе 14 поступает жидкость, котора  под действием центробежных сил отбрасываетс  в рабочую зону камеры. Газ на выходе из щелей дробит жидкость на мелкие капли и вовлекает их в совместное вращательное движение, образу  вращающеес  газожидкостное кольцо. В результате этого обеспечиваетс  непрерывное обновление поверхности , увеличиваетс  врем  контакта фаз, а, следовательно, интенсивно протекают процессы тепломассообмена. Избыток жидкости стекает в конусообразный поддон 13 и по сливной трубе 14 попадает на диск нижележащей ступени. Закрученна  газожидкостна  смесь поднимаетс  по верхней профилированной крыщке 10, при этом крупные капли и пленки жидкости стекают по ней вниз. Некотора  часть капель отбиваетс  при помощи лопаток 18. Затем газ, продолжа  вращатьс , проходит через сепаратор . Капли жидкости центробежными силами отбрасываютс  к периферии, проход т через  чейки сетки цилиндра 20 и попадают в кольцевой карман 21, откуда жидкость и газ, проскочивший через  чейки сетки, возвращаютс  в камеру по отсасывающей трубе 19, так как конец трубки помещен в центральную зону камеры, где создаетс  разр жение. Отделившись от жидкости равномерно распредел  сь, газ по кольцевому каналу 15 поступает к направл ющему аппарату следующей ступени. Вращение газа все врем  не прекращаетс , поэтому, пройд  через тангенциальные щели направл ющего аппарата, газ получает дополнительную подкрутку и поступает в рабочую зону. Таким образом, энерги  газожидкостного потока полностью не гаситс  на ступени, т. е. используетс  более полно. Так процесс повтор етс  на каждой ступени. После последней верхней ступени 5 перед выходом из колонны газ проходит через каплеотбойник 7 и очищенный через патрубок 8 выводитс  из аппарата. В отличие от других ступеней в верхнюю ступень 5 жидкость поступает через патрубок 6, а с нижней - жидкость отводитс  из аппарата через патрубок 4. Предлагаемый многокамерный тепломассообменный аппарата имеет р д преимуществ перед известным. Основным фактором  вл етс  то, что конструкци  его позвол ет увеличивать скорость газожидкостного потока, чего невозможно сделать в известных многоступенчатых колоннах без увеличени  размеров аппарата, так как увеличиваетс  унос жидкости потоком газа с нижележащих на вышележащие ступени. При организации вращающегос  динамического пенного сло  в предлагаемом аппарате более полно используетс  энерги  газового потока, так как осева  составл юща  скорости минимальна . Известно, что чем больще скорость газа , тем жидкость дробитс  на более мелкие частицы, а это значит, увеличиваетс  поверхность контакта фаз, и более интенсивно протекают процессы тепломассообмена. Важным в многоступенчатых колоннах  вл етс  обеспечение сепарации на каждой ступени , что позвол ет снизить брызгоунос и повысить скорость газовой среды.This goal is achieved by the fact that in a multi-chamber heat and mass transfer apparatus, including a housing with nozzles for input and output of phases with contact stages, containing a swirling device, a separator, a drain pipe and a droplet separator, the contact stage is provided with a central nozzle, mesh cylinder and suction pipe, the end the latter is located in the central zone of the contact stage, the lower part of which is enclosed by a cone-shaped tray with a drain pipe forming an annular channel with the contact stage chi gas, wherein the drain pipe is placed on top of the underlying stage, while the central pipe is connected to the annular channel overlying level. It is advisable to perform the contact stage extended in the central part. The drawing shows a multi-chamber heat and mass transfer apparatus, a longitudinal section. The multi-chamber heat and mass transfer apparatus consists of separate structural steps, which are made in the form of vortex chambers, one above the other. The first stage 1, in the course of the gas movement in the lower part, is provided with a receiving chamber 2 with a pipe 3 for supplying gas and a pipe 4 for draining the liquid. The last stage 5, located at the top of the column, has a pipe 6 for supplying liquid. Above it is a drop separator 7 with a nozzle 8 for the discharge of gas. Each vortex chamber is formed by a shell 9, an upper profiled lid 10: transition into the central nozzle 11 and a cone 12 located in the lower part of the chamber. Inside the casing 12 there is a cone-shaped pan 13, fitted with a drain pipe 14, the lower end of which is included in the central zone of the underlying vortex chamber. An annular channel 15 is formed between the cone 12 and the cone-shaped tray 13. A guide vane 16 with tangential slots and a rotating disk 17 with blades 18 is placed in the vortex chamber. The lower part of the suction tube 19 of the nozzle 1 inside which the cylinder is mounted 20 of the grid. The central nozzle 11 with a cylinder 20 and a suction tube 19 serves as a separator. An annular pocket 21 is formed between the nozzle 11 and the cylinder 20. The structural steps are fixed to each other by means of flanges 22. The apparatus works as follows. Gas is introduced into the receiving chamber 2 through the nozzle 3 and through the annular channel 15 uniformly flows to the guide apparatus 16. Next, the gas enters the working zone of the vortex chamber through the tangential slots of the guide apparatus 16. The passage with great speed through the cracks, it acquires a rotational motion. Due to the energy of the moving gas, the disk 17c is twisted with blades 18. A liquid enters the disk 17 from the leaching stage through the discharge pipe 14, which is thrown into the working zone of the chamber by the action of centrifugal forces. The gas at the exit from the slots splits the liquid into small droplets and draws them into a joint rotational movement, forming a rotating gas-liquid ring. As a result, continuous surface renewal is provided, the contact time of the phases increases, and, consequently, heat and mass transfer processes proceed intensively. The excess liquid flows into the cone-shaped tray 13 and through the drain pipe 14 enters the disk of the underlying stage. The swirling gas-liquid mixture rises along the upper profiled lid 10, with large droplets and liquid films flowing down it. Some of the droplets are discarded with the help of vanes 18. Then the gas, continuing to rotate, passes through the separator. Liquid droplets by centrifugal forces are dropped to the periphery, pass through the grid cells of the cylinder 20 and fall into the annular pocket 21, from where liquid and gas that has slipped through the grid cells return to the chamber along the suction pipe 19, since the end of the tube is placed in the central zone of the chamber where the discharge is created. Separated from the liquid and evenly distributed, the gas flows through the annular channel 15 to the next-stage guide apparatus. The rotation of the gas does not stop all the time, therefore, having passed through the tangential slots of the guide vane, the gas receives an additional twist and enters the working area. Thus, the energy of the gas-liquid flow is not completely quenched at the stage, i.e. it is used more fully. Thus, the process is repeated at each step. After the last upper stage 5, before leaving the column, the gas passes through the drop separator 7 and purified through the pipe 8 is removed from the apparatus. Unlike other stages, the upper stage 5 receives liquid through pipe 6, and from the lower one liquid is removed from the device through pipe 4. The proposed multi-chamber heat and mass transfer device has several advantages over the known one. The main factor is that the design allows it to increase the gas-liquid flow rate, which is impossible to do in the known multistage columns without increasing the size of the apparatus, since the liquid entrainment of the gas flow from the underlying to the overlying steps increases. When organizing a rotating dynamic foam layer in the proposed apparatus, the energy of the gas flow is used more fully, since the axial component of the velocity is minimal. It is known that the higher the gas velocity, the liquid is crushed into smaller particles, which means that the contact surface of the phases increases, and the processes of heat and mass transfer take place more intensively. In multistage columns, it is important to ensure separation at each stage, which makes it possible to reduce sprinkling and increase the velocity of the gaseous medium.

В предлагаемом аппарате отделение жидкости происходит в несколькостадий. После взаимодействи  фаз газожидкостна  смесь движетс  в.верх, причем крупные капли и пленки жидкости отбрасываютс  к профилированной стенке и стекают по ней вниз в рабочую зону, частицы жидкости также отбиваютс  лопатками, а газ поступает в сепарационную часть, где капли через  чейки сетки проскакивают в кольцевой карман и отвод тс  оттуда при помощи отсасывающей трубки. В результате создаютс  хорощие услови  дл  проведени  различных массообменных процессов. Важно и то, что число ступеней в колонне можно измен ть в зависимости от проводимых процессов и взаимодействующих веществ, так как она состоит из набора конструктивных ступеней, которые легко разбираютс  и собираютс . Аппарат прост в эксплуатации, имеет малые размеры при больщой производительности.In the proposed apparatus, the separation of fluid occurs in several stages. After the phases interact, the gas-liquid mixture moves upward, with large droplets and liquid films being thrown to the profiled wall and flowing down it into the working area, liquid particles also beating off the blades, and the gas enters the separation part, where the droplets through the grid cells slip into the annular pocket and retraction with a suction tube. As a result, good conditions are created for carrying out various mass transfer processes. It is also important that the number of steps in a column can be changed depending on the processes carried out and the interacting substances, since it consists of a set of structural steps that are easily disassembled and assembled. The device is easy to operate, has small dimensions with high performance.

Размеры предлагаемого аппарата в несколько раз меньше известных колонн. Это объ сн етс  тем, что высота вращающегос  пенного сло  в данном аппарате очень мала и находитс  на одном уровне с завихр ющим направл ющим аппаратом. По данным эксперимента оптимальна  высота сло  20 мм. В известной колонне пенный слой образуетс  над завйхр ющим устройством и достигает 200-600 мм.The dimensions of the proposed apparatus are several times smaller than the known columns. This is due to the fact that the height of the rotating foam layer in this apparatus is very small and is on the same level as the swirling guide apparatus. According to the experiment, the optimum layer height is 20 mm. In the known column, a foam layer is formed above the scooping device and reaches 200-600 mm.

Опытный образец многокамерного теплообменного аппарата был опробован в СКВ «Энергохиммаш и дал хорошие результаты. При одной и той же производительности известного и предлагаемого опытного аппарата металлоемкость последнего снижена в 4 раза. Аппарат предназначаетс  дл  получени  формальдегида. Возможно его применение и при других химических процессах. При получении формальдегида за счет интенсификации процесса абсорбции газов уменьщаютс  потери (по отрасли) формальдегида на 1400 т/г и метанола на 2500 т/г (по данным Новосибирского филиала КНПО «Карболит). При стоимости формальдегида В5 78 р;г и метанола 40-50 р/г годова  экономи  составл ет 1400-65+2500-40 191000 р. 0A prototype of a multi-chamber heat exchanger was tested in the “Energokhimmash” SCR and gave good results. With the same performance of the known and proposed experimental apparatus, the metal intensity of the latter is reduced by 4 times. The apparatus is intended to produce formaldehyde. Perhaps its use in other chemical processes. Upon receipt of formaldehyde due to the intensification of the gas absorption process, the loss (by industry) of formaldehyde is reduced by 1,400 tons / g and methanol by 2,500 tons / g (according to the data of the Novosibirsk branch of KNPO Karbolit). With the cost of formaldehyde B5 78 p; g and methanol 40-50 p / g, the annual economy is 1400-65 + 2500-40 191000 p. 0

Claims (2)

1. Многокамерный тепломассообменный аппарат, включающий корпус с патрубками1. Multichamber heat and mass transfer apparatus, including a housing with connections J дл  ввода и вывода фаз с контактными ступен ми , содержащими завихр ющее устройство , сепаратор, сливные трубы и каплеотделитель , отличающийс  тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена и уменьшени  габаритов за счет полного использовани  энергии газового потока, контактна  ступень снабжена центральным патрубком с сетчатым цилиндром и отсасывающей трубой, конец последней расположен в центральной зоне контактной ступени, нижн   часть которой снабжена конусообразнымJ for input and output of phases with contact stages, containing a vortex device, separator, drain pipes and a droplet separator, characterized in that, in order to intensify heat and mass transfer and reduce dimensions due to the complete use of gas flow energy, the contact stage is provided with a central pipe with mesh cylinder and suction pipe, the end of the latter is located in the central zone of the contact stage, the lower part of which is provided with a conical поддоном со сливной трубой, образующей с контактной ступенью кольцевой канал дл  подачи газа, при этом сливна  труба размещена в верхней части нижележащей ступени , а центральный патрубок соединен с кольцевым каналом вышележащей ступени.  a tray with a drain pipe forming an annular gas supply channel with the contact stage, with the drain pipe located in the upper part of the lower stage and the central nozzle connected to the annular channel of the upper stage. 2. Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что контактна  ступень выполнена pacnmренной в центральной части.2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the contact stage is made mounted in the central part. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1- Богатых С. А. Циклонно-пенные аппараты . Л., «Мащиностроение, 1978, с. 25.1- Bogatykh S. А. Cyclone-foamy apparatuses. L., “Machining Engineering, 1978, p. 25
SU813300703A 1981-06-17 1981-06-17 Multi-chamber heat-and-mass exchange apparatus SU980745A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813300703A SU980745A1 (en) 1981-06-17 1981-06-17 Multi-chamber heat-and-mass exchange apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813300703A SU980745A1 (en) 1981-06-17 1981-06-17 Multi-chamber heat-and-mass exchange apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU980745A1 true SU980745A1 (en) 1982-12-15

Family

ID=20962850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813300703A SU980745A1 (en) 1981-06-17 1981-06-17 Multi-chamber heat-and-mass exchange apparatus

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU980745A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3641745A (en) Gas liquid separator
US4287026A (en) Desalinization method
US6514322B2 (en) System for separating an entrained immiscible liquid component from a wet gas stream
US4908051A (en) Axial swirl device for a contact and separation member
US3161593A (en) Method of and apparatus for utilizing the formation energy of petroleum deposits
SU980745A1 (en) Multi-chamber heat-and-mass exchange apparatus
US2596104A (en) Column apparatus
SU441026A1 (en) Foam whirling machine
RU2477646C1 (en) Centrifugal separator
SU503113A1 (en) Jet condenser
SU1165436A2 (en) Vortex separator
SU1398882A1 (en) Contact element of vortex plate
SU1353515A1 (en) Apparatus for separating suspensions
SU965485A1 (en) Vortex type spraying multistage mass exchange apparatus
SU1397059A1 (en) Arrangement for breaking froth
SU1421361A1 (en) Apparatus for degassing the drilling mud
SU1443940A1 (en) Drop collector
RU2454265C1 (en) Method of cleaning fluid from dissolved and dispersed dirt and device to this end
SU1274736A1 (en) Rotary apparatus
SU1058110A1 (en) Heat-mass exchanger
SU1289533A1 (en) Centrifugal separator
SU1344394A1 (en) Gas washer
SU560630A1 (en) Gas cleaning device
SU969299A1 (en) Froth-and-vortex apparatus
RU2166985C1 (en) Apparatus for dissolution of metallic copper in sulfuric acid solutions