Тепломассообменный аппарат

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. 7120/23-2 б 01 Х)3/3 арственный комитетСССРделам изобретенийи открытий(23) Приорите но 53) УДК бб. 015. .23.05 (088.8) ллетвнь Но 4 Опубликовано 05,1279. Б та опубликования описания 051279.В .Ердяков, Н .Г,ПавлОв, Г.В .Врой-Каррэ, А .В .Мишкин, .П .Дорохов, В .И .Пономаренко, Ь .Л .Ирхин и В,Г,Эккерт 71) Заявитель 54) ТЕПЛОМАССООЬМЕННИЙ АППАРАТ Изобретение относится к области тепломассообменных аппаратов. для проведения процессов, реализуемых в гетерогенных системах гаэ-жидкость, газ-жидкость-жидкость, газсуспензия, применяемых в нефтехимической, химической, микробиологической и т.п. технологиях.Известен тепломассообменный аппарат для проведения процессов в гетерогенных системах типа газжидкость, выполненный в виде вертикальной полой колонны с размещенными внизу гавораспределителями - барботерами.11.5В таксм аппарате наблшдается смешение газовых пузырей к оси колонны, что ведет к появлению разности плот- ностеВ газсвкидкостной смеси по диаметру аг 1 парата. Это вызывает интенсивную осевую циркуляцию кидкой среМы по высоте колонны, что снижает эфФективность аппарата и ухудшает селективность процесса.Известен тепломассообменный аппарат переменного по высоте сечения, содержащий цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю крышки, газораспределнтелъное устройство (барбо.теры), ютуцеры для ввода в аппарат и вывода из него фаз, а также усеченные в вершинах полые конусные вставки одинакового размера, расположенные навстречу друг другу усеченными вершинами, причем каждая нечетная вставка при отсчете от днища аппарата вплотную соединена с четной, образуяпеременное по высоте внутреннее сечение аппарата типа конфузор-диффуэор 21В этом аппарате конусные вставки одного размера, установленные в аппарате усеченной вершиной вверх, способствуют концентрированию газовой Фазы по оси колонны, что при высоких нагрузках по газу ведет к частичному его проскоку и соответственно к снижению эффективности аппарата.Кроме того, в аппарате переменного сечения .объем, заключенный между внутренней поверхностью колонны и наружными поверхностями польас конусных вставок, составляющийдо одной трети объема пустотелой"колонны, исключен из реакционного объема .Цель изобретения - интенсификация процесса путем снижения проскока газа по центральной части аппарата и более полного использования его реакционногоУказанная цель достигается тем,что конусные вставки расположены относительно корпуса и друг друга нарасстоянии и каждая нижележащая конусная вставка пары имеет площадьусеченной вершины больше вышележащей вставки.Целесообразно, чтобы плсаадь усеченной вершины вьзиележащей конуснойвставки составляла 1-20% площадиусеченной вершины нижележащей конусной вставки, а площадь основания вышележащей конусной вставки 40-70%соответствующей площади нижележащейвставки.Предлагают в аппарате установитьперпендикулярно на внутренней поверх-ности нижележащей конусной вставкпи внешней поверхности вышележащейвставки пластины. Это позволяетравномерно распределить газовую Фазупо всей окружности осйований вставоки избежать проскока газа.ДОстигаемое в аппарате периодическое концентрирование гаэовьп пу-.зырей то в центральной части сечения аппарата, то у его стенок дает 25возможность избавиться от проскокагаза, создать по высоте аппарата каскад ячеек (эон) идеальногосмешения и в то же время убратьосевую циркуляцию жидкости, приблиэив аппарат к аппарату идеального вытеснения, обеспечить высокиекоэффициенты тепломассообмена.Кроме того, ликвидация стыковки ко.нусных вставок увеличивает реакционны 5объем аппарата и размещение в немтеплообменных элементов.На Фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез; на Фиг, 2 - узел 1на Фиг. 1; на Фиг. 3 - узел 3 нафиг. 1,Аппарат содержит цилиндрическийкорпус 1, верхнюю и нижнюю крышки2, 3, газораспределительное устройство (барботер) 4, штуцеры 5, металлические стержни (трубы 1 б, накоторых жестко закреплены усеченными вершинами навстречу друг другуполые конусные вставки 7, Металлические стержНи (трубы) могут бытьжестко закреплены на пластинах 8,зажатых между Фланцами 9 аппаратаи его крылами 2, 3.Для лучшего распределения газав требуемой зоне сечения аппаратана внутренней пверности вышерасполоненной большой конусной вставкиодной лары и внешней поверхности нижерасположениой конусной вставкиодной пары могут бить установленыпластины - ребра 10, 60Аппарат работает следующим образом еГаэ вводят 9 аппарат через гаэораспределительное устройство 4распределяясь в жидкости В виде пузырей, поднимается к полой усеченной конусной вставке, установленной вершиной вверх или вниз,Рассмотрим, например, случай,когда конусная нечетная, считаяот днища аппарата, вставка расположена усеченной вершиной вверх. Таккак площадь кольцевого зазора у каждойнечетной (для рассматриваемого слу"чая) конусной вставки значительно меньше плошаци их усеченных вершин,то основная масса пузырей заходитпод конусную вставку. Внутренней поверхностью этой вставки пузыри отклоняются к оси аппарата и после ихвыхода через усеченную вершину нечетной вставки оказываются сконцентрированными в центральной части сечения аппарата. Такое распределениегазовых пузырей по сечению аппаратасохраняется до следующей (четнойвставки, перевернутой усеченйойвершиной вниз и имеющей плошадь прохода в усеченной вершине 1-20 площади к усеченной вершине вышележащейконусной вставки. Это приводит ктому,что большинство пузырей обтекаявнешнюю поверхность четной конуснойвставки проходит через кольцевой зазор и эа этой вставкой оказываетсясконцентрированйой уже у стенок аппарата.В дальнейшем следующей (нечетной)вставкой пузыри вновь концентрируются в центральной части сеченияаппарата, а после четной вновь отклоняются к его стенкеВ результатеэа счет искуственно созданной разности плотностей гаэожидкостной системы, по диаметру аппарата в зонах(ячейках) между соседними вставкамивозникает интенсивная циркуЛяцияжидкости. Если в нечетных, считаяот днища аппарата, зонах восходящийпоток жидкости имеет место в центральной части сечения аппарата, анисходящий у стенок, то в четных эо.нах наблюдается противоположная закрутка жидкости.Это приводит к ликвидации проскока жидкости иэ вышестоящей зоны в нижестоящую испособствует отклонению газовыхпузырей в нужном направлении.Таким образом, чередуясь иэ эоныв зону, происходит постоянная переориентация газового потока по диаметру колонны и искусственно создается разность плотностей гаэожидкостной смеси по сечению аппарата.Это приводит к каскаду интенсивнотурбулизованных циркуляционных тороидов, каждый из который по отношениюк соседним имеет противоположнуюзакрутку, В случае установки пластин-ребер на внутренней поверхносибольших конусных вставок и внешнейповеРхности меньших вставок происходит лучшее распределение газа701650 Формула изобретения 1. Тепломассообменный аппарат для проведения процессов в гетерогенных системах типа гаэ-жидкость, газ-жидкость-жидкость, гаэ-суспензиявключающий в себя цилиндрический корпус, 1 О верхнюю и нижнюю крышки, газораспределительное устройство, штуцеры для ввода и вывода фаэ, усеченные в вершинах полые конусные вставки, расположенные попарно по высоте корпуса навстречу друг другу вершинами, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсиФикации процесса путем снижения проскока газа по центральной части аппарата и более полного использования его реакционного объема, О конусные вставки расположены относительно корпуса и друг друга на расстО- янин и каждая нижележащая конусная фиг. Я иг. Р раж 87 одписно 1 НИИПИ Эаказ 7482 жгород, ул. Проектная, 4 Патент,илиал. по всей окружности оснований конусных вставок. вставка пары имеет плсшадь усеченнойвершины больше вышележащей вставки.2. Аппарат по п,1, о т л,и ч а ющ и й с я тем, что площадь усеченнойвершины вышележащей конусной вставки составляет 1-20 плошади усеченной вершины нижележащей конуснойвставки, а площадь основания выаележащей коиусной вставки 40-70площади нижележащей вставки,3. Аппарат пЬ п.п. 1 и 2, о т-.л и ч а ю ш и й с я тем, что конусные вставки снабжены перпендикулярноустановленнющ на внутренней поверхности нижележащей вставки и внешнейповерхности вышележащей вставкипластинами.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Соколов В.Й. Доманский И,В.аэожидкостные реакторы.Машиностроение , Л 1976, с. 7,2. Патент ФРГ 1 1961426,кл. В 01 Р 3/32, опублик. 1976 (прототип) .