Аппарат для проведения процесса массообмена в системе газ(пар) жидкость

Оаа СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 В 01 Р 3/2 такт повышение счет повыГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(71) Белорусский технологический институтим. С. М, Кирова и Институт прикладнойфизики АН МССР(54) АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА МАССООБМЕНА В СИСТЕМЕ ГАЗ (ПАР) - ЖИДКОСТЬ(57) Изобретение относится к аппаратур- ному оформлению массообменных процессов в системе газ(пар) - жидкость, может быть применено в химической и смежных с ней отраслях промышленности для абсорбции и десорбции труднорастворимых газов, для газожидкостных массообменных реакционных процессов, процессов с пневматическим Изобретение относится к аппаратурному оформлению массообменных процессов в системе газ(пар) - жидкость и может быть применено в химической и смежных с ней отраслях промышленности для абсорбции и десорбции труднорастворимых газов, для газожидкостных массообменных реакционных процессов, процессов с пневматическим перемешиванием и диспергированием, протекающих при повышенных жидкостных нагрузках, например для хемосорбционной очистки подземных вод от сероводорода и фтора при нодоподготовке.Целью изобретения являетсяэффективности массообмена за перемешиванием и диспергированием, протекающих при повышенных жидкостных нагрузках, и позволяет повысить эффективность массообмена за счет увеличения времени контакта фаз и развиваемой межфазной поверхнрсти путем создания направленной циркуляции потоков взаимодействующих фаз. Внутри корпуса размещены конные тарелки с перфорированным полотном, цилиндрической емкостью, конической крышкой и сепарационным элементом. Внутри емкости с зазором к полотну расположена обечайка и распределитель, выполненный в виде усеченного конуса. Жидкость по переливному устройству подается в распределитель, поступает в зону перфорации полотна, где взаимодействует с газом, образуя вертикальный контур циркуляции потоков внутри емкости. Соотношение диаметров большего основания распределителя и цилиндрической емкости равно 0,95 - 0,98, а соотношение диаметров обечайки и цилиндрической емкости равно 0,5 - 0,75. 2 з.- п. ф-лы, 2 ил. контакта фаз и увеличения жфазной поверхности пуправленной внутренней цирвзаимодействующих фаз. казан аппарат для проведеассообмена в системе газпродольный разрез; на з А-А на фиг. 1.уса 1 массообменного апны контактные тарелки 2, ых имеет полотно 3 с перщуюся кверху контактную иную в виде цилиндричес конической крышкой 5, парационным элементом 6. шения времениразвиваемой метем создания накуляции потоковНа фиг. 1 пония процесса м(пар) в жидкосфиг. 2 - разреВнутри корппарата размещекаждая из которфорацией, сужаюкамеру, выполнеской емкости 4соедйненной с се3Внутри емкости 4 с зазором к полотну 3 расположена обечайка 7 и распределитель 8. Переток жидкости с тарелки на тарелку осуществляется с помощью периферийного переливного устройсгва 9.Аппарат работает следующим образом, Газ, поднимаясь по аппарату снизу вверх, проходит через отверстия перфорированного полотна 3 и вступает во взаимодействие с жидкостью, которая подается с вышележащей тарелки по переливному устройству 9 внутрь емкости 4 и далее в канал, образованный боковой поверхностью распределителя 8 и емкости 4, равномерно распределяется по периметру зоны перфорации полотна 3 и через зазор между меньшим основанием распределителя 8 и полотном 3 перетекает на перфорированное полотно 3, где вступает в контакт с газом.Образ) кяцийся газожидкостпый поток попадает внутрь обечайки 7, где смешивается с поступающим в зазор между нижним основанием обечайки 7 и большим основанием распределителя 8 циркулируюгцим потоком и приобретает устойчивое восходящее движение в центральной части емкости 4. В верхней части контактной камеры происходит ударное измененйе направления движения восходящего потока о внутренние поверхности сепарационного элемента 6 и конической крышки 5 с получением высокотурбулизированной мел кодисперсной газо- жидкостной эмульсии, которая в условиях стеснения внутри контактной камеры образует нисходящий поток с высоким газосодержанием и развитой межфазной поверхностью в обьеме, свободном от восходящего потока. В нижней части емкости 4 происходит частичное расслоение нисходящего потока. При этом жидкость с мелкими пузырями подается через зазор между нижним основанием обечайки 7 и большим основанием распределителя 8 внутрь обечайки 7, а эмульсия с пузырями больших размеров натекает на обечайку 7 сверху, где дополнительно инжектируется восходягцим двухфазным потоком.Таким образом возникает устойчивый вертикальный контур циркуляции потоков взаимодействующих фаз, охватывающий полностью объем контактной камеры, Избыток фаз из контактной камеры выбрасывается через сепарационный элемент 6, где газовая фаза отделяется от жидкой. При этом газ уходит на вышележащую ступень, а жидкость стекает в зазор, образованный емкостью 4 и корпусом 1, откуда подается по переливному устройству 9 на нижележащую ступень.Для получения устойчивого циркуляционного контура внутри контактной камеры в широком диапазоне нагрузок по газовой и жидкой фазам необходим выбор оптимального соотношения между диаметрами обе 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 чайки и цилиндрической емкости, рекомендуемого 0,5:0,75, При соотношении, меньшем 0,5,из-за высокой скорости фаз в обечайке происходит расслоение восходящего потока, снижается скорость циркуляции и происходит опускание уровня жидкости в контактной камере. При соотношении, большем 0,75, сокращается площадь сечения зазора между нижним основанием обечайки и большим основанием распределителя, значительная часть циркулирующей жидкости начинает натекать на обечайку сверху и циркуляционный контур становится неустойчивым, появляются крупномасштабные пульсации, проскок газовых мешков через слой и др. При этом в обоих случаях эффективность массообмена снижается,При соотношении диаметров большего основания распределителя и цилиндрической емкости, большем 0,98, затруднен монтаж распределителя при сборке контактного устройства. При соотношении, меньшем 0,95, возрастает доля жидкости, поступающей в образующийся зазор и смешиваю- щейся с циркулирующим потоком. При этом снижается концентрационный градиент при взаимодействии фаз непосредственно на перфорированном полотне и соответственно уменьшается эффективность массообмена на контактном, устройстве. Применение аппарата позволяет при прочих равных условиях в 1,5 - 2 раза увеличить объем зоны интенсивного контакта фаз внутри контактной камеры. Проведенные замеры скорости циркуляции в контактной камере диаметром 0,45 м показывают, что при скоростях газа по аппарату 0,3 - 1,5 м/с и плотностях орошения 25 - 100 м/м ч, кратность циркуляции жидкости составляет 25 - 5,5, а газа 0,32 - 0,25. При этом в 2 - 3 раза возрастает время контакта фаз. Сравнительные исследования распределения развиваемой межфазной поверхности в объеме контактной камеры проведены стерео- метрическим методом с применением двух- электродного датчика сопротивления, Полученные результаты показали, что в сопоставимых условиях удельная межфазная поверхность в восходящем потоке у предлагаемой конструкции в 1,1 - 1,5 раза выше, чем у известного, и составляет 310 - 325 м/м. Это объясняется положительным влиянием циркуляции потоков. В нисходящем потоке межфазная поверхность возрастает до 400 550 м/м, что подтверждает наличие здесь зоны интенсивного контакта фаз. Таким образом, суммарная межфазная поверхность в предлагаемой конструкции в 2 - 3 раза выше, чем у известной.Сравнительные исследования на модельных средах показывают, что эффективность массопередачи по Мерфи повышается в 1,2 - 1,35 раза по сравнению с известным.А Урусова Корректор Н. Ревска Подписное СоставительТехред И. ВересТираж 556 м при ГКНТ ССС4/5ул. Гагарина, 1 О митета по изобретениям и открыва, Ж - 35, Раушская наб.,ин комбинат Патент, г. Ужгор 1. Аппарат для проведения процесса массообмена в системе газ(пар) - жидкость, включающий корпус с установленными по высоте переточными контактными тарелками, каждая из которых имеет полотно с перфорацией, контактную камеру с сепарационным элементом, обечайку внутри контактной камеры и периферийное переливное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена за счет увеличения времени контакта фаз и развиваемой межфазной поверхности путем создания направленной внутренней циркуляции потоков взаимодействующих фаз, контактная камера выполнена в виде циРедактор Н. БобковаЗаказ 291НИИПИ Государственного ко113035, МосПроизводственно-нздательск линдрической емкости с конической крышкой, обечайка расположена с зазором к полотну и снабжена распределителем в виде усеченного конуса, установленного между полотном с зазором к последнему и соосно цилиндрической емкости, при этом меньшее основание конуса направлено в сторону полотна и имеет длину, равную зоне перфорации. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что соотношение диаметров большего основания распределителя и цилиндрической емкости равно 0,95 - 0,98.3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что соотношение диаметров обечайки и цилиндрической емкости равно 0,5 - 0,75.