Прямоточное контактное устройство для взаимодействия пара (газа) с жидкостью

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕ 9) СПУБЛИН 1 0326 НИЕ ИЗОБРЕТ тОР.КОму с тли-ЯрхниеперечГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕЦНИЙ И ОТНРЫТ(71) Сибирский ордена ТрудовогоКрасного Знамени технологическиййнститут(56)1. Авторское свидетельство СССРР 182108, кл. В 0. 0 3/30, 19662. Авторское свидетельство СССРВ 210085, кл, В 01 О 3/26, 19663, Авторское свидетельство СССРР 814086, кл. В 01 Р 3/20, 1979(54)(57) 1. ПРЯМОТОЧНОЕ КОНТАКТНОЕустРОЙстВО для ВЭАимОдейстВия ПАРА(ГАЗА) С ЖИДКОСТЬЮ, включающее горизонтальную тарелку с паровыми патрубками и контактными трубками, в которых установлены переливные пайрубки, нижняя часть которых помещена в стаканы, завихритель потока, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет увеличения поверх/ ности контакта фаз и пропускной способности по жидкости, завихрители потока установлены по всей длине контактных трубок и выполнены в виде укрепленных на боковой поверхности переливных патрубков, радиально расположенных перфорированных пластин, верхние концы которых отогнуты под углом к оси аппарата,2. Устройство по п. 1, о .ч аю щ е е с я тем, что ве части пластин выполнены с по ными гофрами.Известно прямоточное контактное устройство для взаимодействия пара (газа ) с жидкостью, включающее горизонтальную тарелку с паровыми патрубками и контактными трубками, в которых установлены переливные 60 Изобретение относится к химической технологии, в частности, к устройствам для проведения тепло- и массообменных процессов в системе пар (газ 1 - жидкость.,Известен массообменный аппарат 5 для взаимодействия газа с жидкостью, состоящей из корпуса и тарелок, снаб женных контактными элементами, выполненными, в виде цилиндрических патрубкоЬ, проходящих сквозь. тело таредки, и переливными патрубками, расположенными внутри цилиндриче. ских патрубков, имекцими в нижней части завихрители потока и отбойныеустройства В 3 15Однако аппарат имеет невысокую эффективность и большое гидравлическое сопротивление. Низкая эффективность вызвана малой поверхностью взаимодействия фаз в контактных элементах и небольшой пропускной способностью по жидкости. Высокое , гидравлическое сопротивление обусловлено наличием больших местных сопротивлений при выходе пара (газа в завихритель,. 25Известно также прямоточное контактное устройство для взаимодействия пара (газа 1 с жидкостью, состоящее из горизонтальной тарелки, на которой расположены паровые пат рубки и контактные трубки, имеющие в верхней частч сепарационные устройства, внутри которых помещены завихрители газо-жидкостного потока 23. 35Такое прямоточное контактное устройство характеризуется малой поверхностью контакта фаз, небольшой пропускной способностью по жидкой фазе и большим гидравлическим сопро тивлением. Малая поверхность контакта Фаз вызвана тем, что контакт пара (газа ) с жидкостью происходит в пленке жидкости, образующейся только на внутренней поверхности контактных трубок. Небольшая пропуск ная способность по жидкой фазе связана с тем, что жидкость транспор" тируется только по внутренней поверхности контактйых трубок. Большоегидравлическое сопротивление 50 обусловлено наличием значительных местных сопротивлений.при входе.пара в эавихритель, так как пар (газ ) .при входе в завихритель испытывает резкое сжатие, на что затрачивается 55 энергия, кроме того, потери энергии происходят по причине удара пара (газа 1 о торцы лопастей завихрителя при входе в него. патрубки, нижняя часть которых помещена в стаканы завихрителя потока,усТановлена в нижней и верхнеи частях трубок ГЗ 3.Однако известное устройство характеризуется недостаточной поверхностью массообмена и пропускнойспособностью по жидкости.Цель изобретения - повышение эффективности процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз ипропускной способности по жидкостиПоставленная цель достигаетсятем, что завихрители потока в устройстве установлены по всей длине контактных .трубок и выполнены в видеукрепленных на боковой поверхностипереливных патрубков, радиально расположенных перфорированных пластин,верхние концы которых отогнуты подуглом к оси аппарата,Верхняя часть пластин выполненас поперечными гофрами.Наличие радиально расположенныхпластин на переливных патрубках, нижний конец которых опущен до парового патрубка, позволяет создаватьжидкостную пленку не только на внутренней поверхности контактных трубок,но и.на всех поверхностях пластин, атакже на наружной поверхности переливных патрубков, благодаря чемурезко увеличивается поверхность контакта фаз. и пропускная способностьконтактного устройства.по жидкости.Кроме того, наличие пластин значительно увеличивает эффективностьмассообиена за счет снижения проскока ара (газа 1 по центру контактных трубок, т.е. пара (газа) непроконтактировавшего с жидкостью,а также за счет увеличения времениконтакта пара (газас жидкостью(по причине увеличения пропускнойспособности жидкости, так как с ееувеличением жидкость, находящаясяна тарелке, значительно большеечисло раз проходит через контактныетрубки; прежде чем покидает тарелку).Сквозные отверстия на пластинах позволяют перетекать жидкости с одной стороны пластины на другую за счет флуктуаций давления потока пара (газа 1 при волновой структуре жидкостной пленки, транспортирующейся па поверхности пластин. Циркуляция жидкости через пластину турбулизирует жидкостную пленку, разрушает пристенный пограничный слой с обеих сторон пластин, способствует пере-. мешиванию по толщине пленки жидкости, что повышает эффективность прямоточного контактного устройства.Отогнутые под углом 2-80 ф к вер-. тикали верхние концы пластин, образуют лопаточный завихритель. Наличие такого завихрителя позволяет уменьшить гидравлическое сопротивленив прямоточного контактного устройства, так как в этом случае в отличие от прототипа энергия потока не затрачивается .на преодоление местных сопротивлений при входа. пара (газа ) в завихритель, расположенный5 н сепарационном устройстве,но причине отсутствия удара пара (газа) о торцы эа-вихрителя и отсутствия его сжатия.На фиг, 1 изображено прямоточное контактное устройство для взаимодей.ствия пара (газа.) с жидкостью, продольный разрез; на Фиг, 2 - сечение Л-А на фиг. 1; на фиг, 3 -"пластина , вид сбоку.Устройство состоит иэ тарелки 1,. на которой закреплены паровые патрубки 2. На паровые патрубки 2 посажены контактные трубки 3, имеющие отверстия для ввода жидкости 4, и сепарационные устройства 5 с отвер- стиями для вывода жидкости 6. В контактные трубки 3 с вышележащей 20 тарелки 1 соосно с ними вставлены переливные патрубки 7, которые опущены в цилиндрические стаканы 8, об" разуя с ними кольцевой коаксиальный зазор 9. На боковой поверхности . 25 переливных патрубков 7, по их длине радиально по сечению контактной труб.- ки, закреплены пластины 10, имеющие , сквозные:отверстия 11. и образующие зазор 0,1-1 мм с внутренней поверх- ЗО ностью контактной трубки 3. Верхнийконец пластин 10 отогнут под углом 2-80 о к вертикали, а нижний опущен. до торца парового патрубка 2. Сквоэные отверстия 11 на поверхности .пластин расположены произвольно, Верхняя часть пластин 10 имеет поперечные гофры 12 с углом наклона их к вертикали, равным 10-80 О. Величина угла наклона зависит от ширины пластины и уменьшается с увеличением ширины пластины.Наклонные поперечные гофры на поверхности пластин обеспечивают отвод основной массы жидкости, тран-. спортирующейся по пластинам,к внут-45 ренней поверхности сепарационных устройств 5, откуда она.через отверстия для вывода жидкости б сливается йа тареЛку. Тем саьым удаляется основная масса жидкости из ядра . 59 газожидкостного потока, что обуславливает невысокое гидравлическое сопротивление завихрителя, Зазор меж- . ду .пластинами и внутренней поверхностью контактной трубки, равной 0-1 мм, обеспечивает удобство монтажа прямоточного контактного устрой-ства и в то же время нозволяет жидкости перетекать с внутренней поверхности контактной трубки на поверхность пластин инаоборот, так как о величина зазора не превышает средней толщины пленки жидкости и обеспечивается контакт пластин с пленкой .жидкости на внутренней поверхностиконтактной трубки.65 Контактное устройство работает следующим образом.Пар (газ) движется вверх и через паровые патрубки 2 с высокой скоростью поступает в контактные трубки 3. Жидкость на внутреннюю поверхность контактных трубок 3 и поверхность пластин 10 поступает через отверстия 4 за счет столба жидкости на тарелке 1 и инжекционного воздействия пара (газа ). Поступление жидкости на наружную поверхность перелинных патрубков 7 и поверхность пластин 10 осуществляется через кольцевой зазор 9 при ее истечении из переливных патрубков 7За счет больших касательных напряжений на границе пар (газ ) - жидкость проис-ходит равномерное распределение жидкости .по.поверхности контакта фаз и ее транспортирование в виде тонкой жидкостной пленки по внутренней поверхности контактных трубок 3, по обеим поверхностям пластин 10 и по наружной поверхности переливных патрубков .7. При этом происходит циркуляция жидкости с одной стороны пластины 10 .на другую ее сторону, интенсивный массообмен между жидкостной пленкой и паром (газом ),В верхней части контактных трубок основная масса жидкости, транспортирующаяся по пластинам, с помощью поперечных гофр 12, с углом наклона их к оси контактных трубок 10-80 отводится к внутренней поверхности сепарационных устройств 5, откуда она через отверстия для вывода жидкости б слинается на тарелку 1. А газожидкостный поток,.проходя в зазорах между отогнутыми под углом 2-80 ф к оси контактных трубок концами пластин 10, приобретает закрученное движение, и жидкость, присутствующая в нем н виде капель, под действием сепарационных устройств 5 через отверстия для отвода жидкости 6 сливается. на тарелку 1, а пар (газ ) уходит вверх на вью)ележащие прямоточнце контактные устройства. Увеличение поверхности контакта фаэ и пропускной способности контакт.- ,ного устройства по жидкости вследствие создания жидкостной пленки. не только. на внутренней поверхности контактных трубок, но и по всей поверхности пластин, а также на наружной поверхности переливных патрубков приводит к увеличению количества выпускаемого продукта, улучшению его качества, снижению отходов ценных продуктов н обрабатываемом сырье и увеличению эффективности массообмена, что позволяет увеличить КПД контактного устройства, уменьшить их количество в аппарате, а следовательно, снизить его высоту и стоимость изготовления.1064963 А-А Составитель Техред И, М Банниковлева Корректор А. Зимокосов Воло акт комитети открская н Филиал ППП "Патент", г. ужгород, Ул. Проект 4 аказ 10920/5 Тираж 687 ВНИИПК Государственйого по делам иэобретений 113035, Москва, 3-35, Рауш