Массообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1782621 А 1 5 В 01 03/26,3/3 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) МАСС (57) Облас относится строения и тельност контакта с ОПИСАНИЕ ИЗ БРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Бранйе в жид323-324, р2.Тожтип). 2. Бюл. % 47тут проблем механики АНвиков, Ю.В.Мартынов, И,БФ.Марков и Н.П.Шипановинский Л.Н. и др. Перемеих средах, Л., Химия, 198ис. 14.3 ае, стр. 323-324, рис. 14.3 г ( ООБМЕННЫЙ АППАРАТ ть использования: изобретени к области химического машино позволяет повысить производииз-за увеличения времен ред и обеспечить расширение ис Техническое решение относится к области химического машиностроения,Целью заявленного технического решения является повышение производительности и области-использований аппарата.На черт, представлен продольный разрез общего вида аппарата.Аппарат содержит вертикально установленный корпус 1 с патрубками 2, 3 подвода среды и патрубками 4, 5 отвода среды, трубопровод 6, цилиндрическую насадку 7, под которой установлен барботер 8. Патрубок 2 соединен с помощью трубопровода 6 с барботером 8. Насадка 7 состоит из усеченного конуса 9, обращенного большим основанием вниз, цилиндра 10 и усеченного конуса 11. обращенного большим основанием вверх, В цилиндре 10 выполнены отверстия в два ряда по периме 1 ру цилиндра на пользования аппарата. Сущность изобретения: массообменный аппарат содержит вертикально установленный корпус с патрубками подачи и отвода сред, насадку, установленную на оси корпуса, и барботер, расположенный под насадкой. Насадка выполнена из двух усеченных конусов, меньшие основания которых соединены с противоположными торцами цилиндра, в котором по периметру выполнены два ряда отверстий, расположенных в шахматном порядке, насадка снабжена расположенными на оси и внутри насадки усеченным конусом, меньшее основание которого обращено вверх и расположено по высоте между рядами отверстий, при этом все отверстия верхнего ряда ориентированы по радиусу, а нижнего- под одним углом к радиусу, 1 ил,равном расстоянии одно от другого в ряду.Отверстия 12 выполнены в шахматном порядке. На оси насадки 7 внутри нее установлен полый усеченный конус 13, меньшее основание которого обращено вверх и расположено по высоте между рядами отвер- С 0 стий 12. Все отверстия 12 нижнего ряда ЬЭ выполнены под одинаковым углом к радиусу, а отверстия 12 верхнего ряда ориентированы радиально.аеайАппарат работает опедующим обре.зом,Жидкая фаза и газовая фаза подаются ф через патрубки 3, 2, Газ из патрубка 2 через трубопровод 6 подается в барботер 8, а изнего в виде пузырьков в насадку 7. Пузырьки поднимаются вверх в насадке 7, при этом просиходит массообмен между пузырьком и жидкой средой. Одновременно с массообменом, происходит образование35 40 45 50 55 пенного продукта (например, если в жидкости содержатся органические вещества, ПАВы), При подъеме пузырьков образуется восходящий поток среды (эрлифт). По мере подъема среды происходит процесс нарастания массы пены; которая уже на входе в цилиндр 10 занимает значительную часть объема среды. При этом скорость массообмена между жидкой и газовой фазами резко снижается. Пузырьки коалесцируют между собой и размер их увеличивается, что также снижает скорость массообмена. Часть пенного продукта попадает в внутрь конуса 13 и движется с ускорением вверх внутри ко-: нуса 13. Так как насадка 7 состоит из сужающегося и расширяющегося участков, то из-за эжекции в отверстия 12 будет всасываться жидкая фаза, находящаяся вне насадки 7. Жидкость через отверстия 12 нижнего ряда попадает на внешнюю поверхность усеченного конуса 13 и движется спиралевидно вдоль нее (так как отверстия нижнего ряда ориентировань 1 под углом к радиусу, то струи будут. подходить к внешней поверхности конуса 13 тангенциально), Пена данным спиралевидным потоком будет оттесняться к внутренней стенке насадки 7, а осевой обеим будет заполняться поступающей жидкость из нижнего ряда отверстий. Жидкость, выходящая из отверстий 12 верхнего ряда движется радиально к центру (отверстия ориентированы радиально), где происходит столкновение струй, Таким образом; над верхним основанием усеченного конуса 13 образуется область сталкивающихся струй с высокими сдвиговыми напряжениями, турбулентные пульсации в этой области раз 5 - 8 превосходят турбулентные пульсации в остальном объеме. Над усеченным конусом 13 образуется область, заполненная сплошным потоком жидкости, поступающей из отверстий 12 (верхнего ряда). Среда из усеченного конуса 13 устремляется в облэсть сталкивающихся струй, где происходит дробление газовых пузырьков, разрушение пенного продукта, Большая часть пенного продукта обходит область столкновения струй; попадает на перифериюдэнной области, гле наблюдается спиралевидное течение жидкости сошедшей с верхней кромки (верхнего основания) усеченного конуса 13. Пенный продукт спиралевидным потоком будет сносится к внутренней стенке насадки 7.В предложенном аппарате массообменный процесс протекает в три этапа, На первом этапе происходит интенсивный мас.сообмен между жидкой и газовой фазами во время их подъема в насадке, На втором этапе происходит подача "свежей" жидкости через отверстия 12, которая заполняет всю центральную часть насадки 7. В этой 5 области также происходит дробление пузырьков и сепарация пенного продукта в пристеночную область насадки. На третьем этапе происходит снова интенсивный процесс массобмена (в конусе. 11), Газовая 10 фаза выходит из насадки 7 и отводится через патрубок 4, а жидкая фаза переливается через край насадки, опускается вниз аппарата и снова засасывается внутрь насадки.При этом образуется циркуляционное тече ние в аппарате. Часть жидкой среды выводится из аппарата через патрубок 5,Для определения эффективностипредложенного аппарата были проведены .сравнительные эксперименты на лабора торной модели объемом 0,1 м. В качестверабочей среды использовалась вода и СОг.Расход и концентрация СО 2 подавалась одинаковая во всех опытах, Эксперименты показалй, что концентрация СО 2 в отходя щих газах была в предложенном аппаратена 20 в 25 меньше, чем в аппарате-прототипе (с цилиндрической насадкой). То есть скорость массообменных процессов в предложенном аппарате была на 20-250 выше 30 и следовательно производительность заявленного аппарата можно увеличить на 20- 25 О без изменения качестве н н ых показателей. Ф о р мул а из о бр ете н ия Мэссообменный аппарат, содержащийвертикально установленный корпус с патрубками подачи и отвода сред, насадок, установлейный по оси корпуса, и барботер, расположенный под ним, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности и расширения области использования аппартат, насадок выполнен из двух усеченных койусов, меньшие основания которых соединены с противоположными торцами цилиндра, в котором по периметру выполнены отверстия, и снабжен направляющим усеченным конусом, большее основание которого ориентировано вниз, а конус установлен на внутренней стороне насадка, насадок имеет дополнительный ряд отверстий, расположенных по отношению к основному в шахматном порядке, при этом все отверстия верхнего ряда расположены по радиусу, а нижнего - под углом к радиусу; при этом меньшее основание направляющего конуса расположено по высоте между рядами отверстий., ул.Гагарина,Заказ 4472 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5