Тепломассообменный аппарат

/30 ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ САНИЕ ВТОРСНОМУ СВИДЕТ(54)(57) ТЕПЛОМАССООБМЕНННЙ АППАРАТ,Изобретение относится к вихревым газожидкостным аппаратам и может быть использовано для проведения процессов в системах газ - вязкая жидкость в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.Известен тепломассообменный аппарат для системы газ - жидкость, включающий корпус с патрубками для подвода и отвода газа жидкости с торцовыми профилированными стенками, направляющий элемент и закручиватели для закрутки газа,Через отверстия в направляющем элементе жидкость по касательной подается в рабочую (барботажную) зону аппарата, в которую одновременно по щелям (закручивателям) направляется газ под давлением. В результате происходит дробление жидкости и за счет энергии газового потока ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 2содержащий корпус с патрубками дляподвода газа и жидкости, выполненныйс торцовой профилированной стенкой,снабженной размещенным в центре выхлопным натрубком, направляющий эле"мент и закручиватели, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повы"щения эффективности тепломассообменаза счет обеспечения перемешивания фази сепарации при контакте газа с вяз"кой жидкостью, нижняя торцовая стенкааппарата выполнена с входными отверстиями для жидкости, а выхлопной патрубок - со сливными прорезями,образуется тонкое вращающееся газо- жидкостное кольцо, в котором происходит взаимодействие газа и жидкости, Мелкодисперсная газожидкостная смесь движется вверх по спирали к сливным отверстиям, находящимсяВ в рабочей зоне в верхней профилиро- О ванной стенке, а газ удаляется через (Я выхлопной патрубок. 00Недостатком данного аппарата яв- в ляется то, что он работает эффективно только при контактировании газа с маловязкой жидкостью, При контакте газа с вязкой жидкостью в тонком вращающемся кольце происходит недостаточное перемешивание фаз, поэтому а снижается эффективность тепломассообменных процессовВысокая вязкость жидкости способствует образованию тонких стойкихпленок жидкости вокруг пузырьков газа.0- рубок 4 снабжен кольцевым карманом14 с патрубком 15 для слива жидкостииэ аппарата. Кольцевой карман 14снабжен рециркуляционной трубкой16 для отвода газа из кармана вЗону разряжения,Аппарат, работает следующим об"разом.Газ подается через патрубок 2 вкольцевое пространство 11. Выходяиз кольцевого пространства 11,газовый поток с равномерной скоростью через тангенциальные щели 10 на"правляющего элемента 9 поступаетв рабочую зону аппарата, Встречаяна своем пути жидкость, залитую ваппарат, газовый поток закручиваетее разбиваясь на множество отдельных пузырей, Жидкость подается снизу через патрубок 8 и равномернопоступает в рабочую зону через входные отверстия 6, выполненные в нижней торцовой стенке 5, Благодарятакой подаче жидкость равномерно про"низывает снизу всю толщину вращаю"щегося слоя, а вращательное движение газового потока обеспечивает подвод газа по периметру. Таким образом,образуется перекрестный ток, эа счеткоторого Формируется сильно турбу"лизованный гаэожидкостный пенный слойв виде быстродвижущихся пленок иструй жидкости, тесно перемешанныхс пузырями газа, и обеспечиваетсябольшая удельная поверхность контакта Фаз, Газожидкостная смесь,центробежными силами отбрасываетсяот центра к периферии, При этом пооси аппарата в виде воронки образу"ется зона разряжения. После контактирования газа с жидкостЬю газожидкостиая смесь, вращаясь, двинатсявверх по профилированной стенке квыхлопному патрубку, затем относительно тонким слоем поднимаетсяпо внутренней поверхности до сливных прорезей 12Минимальное расстояние до прорезейв патрубке зависит от вязкости и расхода жидкости и диаметра патрубка иопределяется по формуле6 4 О агф ф аааааГ 21 г где "- ОЯ 3 ВГ вязкость жидкОсти)расход жидкости;радиус. патрубка;г Чс,105811Образуется мелкопузырьковая структураслоя, т,е. Жидкость насыщается мель"чайшими газовыми пузырьками, удалениекоторых может быть осуществлено в ре"зультате использования более эффективных методов разделения фаз послеих взаимодействия или применения отстойников, имеющих достаточно большойобъем, 10Целью изобретения является повышение эффективности тепломассообме"на за счет обеспечения перемешиванияфаз и сепарации при контакте газа связкой жидкостью, 15Эта цель достигается тем, что нижняя торцовая стенка аппарата выполнена с входными отверстиями для жидкости. а выхлопной патрубок " сослив,байи прорезями, 20Такая конструкция аппарата даетвозможность увеличить рабочую зонуаппарата осуществить равномерныйоподвод жидкости снизу по всей зоне,за счет чего интеисифицируются про"цеесы перемешивания и тепломассообмена, и создать на внутренней поверхности выхлопного патрубка относи"тельно тонкий газожидкостный слой,облегчающий отвод газовых пузырей, 30так как под действием центробежныхсил жидкость прижимается к стенке,а газовые пузыри как более легкиевсплывают из пленки и удаляются,На фиг,1 изображен тепломассооб"меиный аппарат продольный разрез 1на фиг.2 - разрез А-А на Фиг,1,Аппарат состоит иэ корпуса 1 спатрубком 2 для подачи газа, Верх"ияя профилированная стенка 3 сиабже Она расположенным в центре выхлопнымпатрубком 4, который плавно соединен с ией, нижняя плоская стенка 5выполнена с отверстиями б для равно"мерной подачи жидкости в рабочуюзону аппарата, К нижней стенке 5прикреплен поддон 7 с патрубком 8для подвода жидкости в аппарат,Внутри корпуса 1 установлен направляющий элемент 9 с тангенциаль" 50ными щелями 10, Между корпусом 1 инаправляющим элементом 9 образуется кольцевое пространство 11.В выхлопном патрубке по ходу движения газа по всему периметру имеются продольные прорези 12, предназначенные для слива жидкости, а надниии в патрубке 4 установлен капле"отбойник 13, Снаружи выхлопной патРасположение сливных прорезей в выхлопном патрубке, который плавно соединен с верхней профилированной стенкой, позволяет создать на внутренней поверхности выхлопного патрубка относительно тонкий сйой жид 50 5 105811г - расстояние от оси до поверх-ности пленки;Чц " скорость;д - диаметр пузырька.После контакта. газ начинает отделяться на воронкообразной поверх"ности газожидкостного слоя, а окон"чательное разделение фаэ происходитв выхлопном патрубке, где газовыепузырьки под действием архимедовойсилы отделяются из тонкой пленки,жидкость, отделившись от газовых пузырей, сливается в:-ольцевой карман14 и затем отводится церез патрубок15, а газ проходит через каплеотбойник 13, где отделяются частицы жид"кости, и выводится из аппарата.Газ, попавший с жидкостью черезпрорези в кольцевой карман 4, отводится через рециркуляционную трубку16, конец которой введен в зону разряжения аппарата,Предлагаемый аппарат имеет преимущества по сравнению с прототипом, так 25как в нем имеются условия для высокоэффективной работы при контакте газаи вязкой жидкости,В данном аппарате формированиегазожидкостного слоя протекает в 0большем объеме при двойном перекрест"ном токе, так как жидкость подаетсяснизу цереэ входные отверстия и нижнейторцовой стенке и равномерно поступает во весь вращающийся динамицес"кий слой, а газ диспергирует черезслой от периферии к центру,За счет этого интенсифицируетсяпроцесс перемешивания фаз, получаются более развитая поверхность кон"такта фаэ и быстрое ее обновление,цто особенно важно в системах газвязкая жидкость. Поэтому процессытепломассообмена протекают эффек"тивно.45 0 6кости, где эффективно происходит сепарация газовых пузырей, Причем важно,цтобы высота до прорезей была такова,цтобы произошла полная дегазация газовых пузырей.Предложенное соотношение позволяетопределитЬ минимальное расстояниедо сливных прорезей в выхлопном патрубкеКак показали расчеты и подтверждено опытами, для маловязкой жидкости как вода высота в 1-2 мм до прорезей достаточна для полной дегаэации,для машинного масла - 200 мм, а длясмеси химических веществ с вязкостью500 10 мэ/с - ЙОО мм, При примене"нии данного аппарата отпадает необходимость ставить дополнительно отстойники, что требуется в аппаратахдругих конструкций. Предлагаемый ап"парат удобен в эксплуатации, компактен и имеет хорошие тепломассообменные характеристики.Проведенные эксперименты в СКБ"Энергохиммаш" и на КНПО "Карболит"показали высокую эффективность аппарата при проведении процессов между газом и вязкой жидкостью, Опытныйобразец аппарата был использован какхимический реактор для проведения одного из процессов окислительной поликонденсации - 2,6 ксиленола при полу"цении полифениленоксида, а именноабсорбции кислорода из газовой смеси, Видная вязкая фаза состояла изсмеси химических веществ,Проведенные исследования показали,цто аппарат может успешно применятьсядля процессов между газом и вязкойжидкостью. В нем эффективно протекаетпроцесс тепломассообмена и, что особенно важно., происходит хорошее разделение Фаз после их взаимодействив,Предложенный аппарат может бытьиспользован на линии получения полифениленоксида. При этом он заменитгромоздкий реактор и отстойник, аглавное даст возможность обеспечитьнепрерывность работы всей технологи"ческой линии с механизацией и автома"тизацией процесса.10581 О П ГКНТ ССС митета по сква, ЖГагари г.Ужгоро тент мбин илиппова Техред е е аю мказ 2814 Ти