Массообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 119) (1В 01 Р 13 пб, 4706 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Горьковский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехнический институт им. А.А.Жданова(56) Авторское свидетельство СССРВ 428765, кл. В 01 Р 47/06, 1974.Авторское свидетельство СССРР 967523, кл. В 01 Р 47/06, 1975.(57) Изобретение относится к химической, нефтехимической, газодобывающей,пищевой и др, отраслям промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счеторганизации противоточного режима взаимодействия фаз и увеличения поверхности их контакта. Иассообменныйаппарат содержит корпус 1, размещенную в нем перегородку, образующуюспиральный канал, снабженную по всейвысоте направляющими пластинами,плоские крышки 11 и днище, ороситель10 и штуцера для ввода и вывода газаи жидкости. Ороситель 10 расположенв выходном по газу участке спирального канала, перегородка 7 выполненас зонами перфорации, с обеих сторонкоторых установлены с зазором направляюшие пластины 14, 15. Причем пластина, расположенная со стороны выпуклой поверхности перегородки, соединена с ней в начале зоны перфорации по ходу газа, а пластина, расположенная со стороны вогнутой поверхности, - в конце той же зоны перфоРациие 1 зепа ф-лы 3 иле12Изобретение относится к химической и другим отраСлям промышленности и может быть использовано для проведе - ния массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость.Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счет органиэации противоточного режима взаимодействия фаз и увеличения поверхности их контакта.На Фиг. 1 приведен аппарат, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 2.Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, коническое днище 2 со шту-. цером 3 для вывода жидкости и плоскуюрхнюю крышку 4. Патрубок штуцера. 5, ,подводящего гаэ, расположен тангенциально, отводящий штуцер 6 газа соосен аппарату, его патрубок заглублен внутрь аппарата. Внутри аппарата между уплотняющими плоскими крышками установлена перегородка 7 выполненная иэ загнутого в спираль листа. В результате в аппарате образуются: спиральный канал 8 между соседними витками перегородки и периферийной расширяющейся по ходу газа криволинейный канал 9, расположенный между корпусом и наружным витком перегородоки, В выходном по газу участке спирального канала установлены оросители 10 известной конструкции, например форсунки или перфорированные трубы.Между корпусом и коническим днищем установлена плоская крышка 11 с окнами .12, расположенными между наружным витком перегородки и корпусом.Перегородка выполнена с расположенными на некотором расстоянии одна от другой зонами 13 перфорации, с обеих сторон которых установлены с зазором направляющие пластины 14 и 15, причем пластина 14, расположенная со стороны выпуклой поверхности перегородки, соединена с ней в начале эоны перфорации по ходу газа а пластина 15, расположенная со стороны вогнутой поверхности - в конце той же зоны перфорации.Для дальнейшего повышения эффективности работы направляющие пластины 14, расположенные со стороны выпуклой поверхности перегородки выполнены выступающими за пределы зоны перфорации и снабжены отверстиями 16.74715 3Узел 17, состоящий из зоны перфорации и расположенных с двух сторон от нее направляющих пластин, образует гидродинамический затвор для газа и переточное устройство для жидкости. 10 д 5 10 25 30 35 40 45 50 55 Аппарат работает следующим образом.Газ по тангенциальному патрубкуьттуцера 5 входит внутрь спиральногоканала 8, проходит последовательнсвсе витки от периферии к центру и через штуцер 6 выходит из аппарата.Благодаря специально предназначеннымдля сепарации жидкости и газа двумпоследним узлам 17, расположенным напоследнем витке перегородки 7 и циклонному эффекту, газ перед выходомочищается от жидких капель и брызг.Через оросители 10, расположенныев выходном по газу участке спирального канала 8, в аппарат поступает жидкость в диспергиронанном виде. Привзаимодействии с быстродвижущимся поспиральной траектории газовым потоком капли жидкости под действиемцентробежных сил отбрасываются к вогнутой поверхности перегородки 7,обра.зуя жидкую пленку, которая движется по ней, увлекаемая газом такжес высокой скоростью до встречи с бли -жайшим по ходу движения узлом 17,Инерционными силами жидкая пленкаувлекается в канал между направляющейпластиной 15 и зоной перфорации, заполняет его, кинетическая энергияпленки переходит в потенциальную,давление в канале 6, г, д возрастает.Скорость газа перед направляющимипластинами 14 и 15 меньше, чем междуэтими пластинами. Вследствие этогодавление газа. в сечении гд узла 17больше, чем за этим сечением.На участке. следующего от центраспирального канала между направляющйми пластинами 14 и 15 скорость газазначительно больше чем за пластинами, Вследствие инжекционного эффектав сечении 8 Ь узла 17 возникает разрежение,Под действием суммарного перепададавления между сечениямии оЬ узла 17 жидкость иэ канала бд выдавливается через зону перфорации в канал63 узла 17 и далее выбрасывается вследующий от центра спиральный канал.При взаимодействии с быстродвижущимсягазовым потоком в этом канале жидкость диспергируется на капли, отбра12747 сывается на вогнутую поверхность следующего (по направлению от центра к периферии) витка перегородки 7, движется по ней, увлекаемая газом, ,и виде пленки до встречи с ближайшим узлом 17 и все процессы повторяются.Аналогичным образом работают все узлы 17, выдавливая жидкость из предыдущего в следующий от центра канал, в том числе и расположенные на наружном витке перегородки, через которые жидкость (из первого по ходу газа и последнего по ходу жидкости спирального канала) выдавливается в периферийный канал 9, расположенный между 15 корпусом и наружным витком перегородки.Из канала 9 жидкость через окна 12 в плоской крышке перетекает в сборник жидкости, расположенный в 20 коническом днище 2, и через штуцер 3 выводится из аппарата.Контакт фаз в пределах одной ступени (участок спирального канала между двумя соседними узлами 17) проте- .5 кает с большей интенсивностью (вследствие высокой скорости газа) в режиме прямотока. В целом же в аппарате реализован противоточный режим движения фаз. Газ движется от периферии З 0 к центру, жидкая фаза - в обратном направлении.1 Установка оросителя в выходном по газу участке спирального канала, наличие зон перфорации в перегород ке, с обеих сторон которых установлены с зазором направляющие пластины, соединение пластины, расположенной со стороны выпуклой поверхности, с перегородкой в начале зоны перфора ции по ходу газа, а пластины, расположенной со стороны вогнутой поверхности - в конце той же зоны перфорации обеспечивает противоточный режим движения фаз, который характеризует ся максимальной (по сравнению со всеми другими возможными схемами движения фаз) движущей силой протекающих процессов, что увеличивает эффективность работы аппарата. 50Выполнение направляющих пластин, расположенных со стороны выпуклой поверхности перегородки, выступающими за пределы зон перфорации и снабжение их отверстиями создает капельные зо- Б ны контакта фаз, рассредоточенные по значительной длине контактной ступени, увеличивает поверхность контак 15 4та фаз, что приводит к еще большемуувеличению эффективности работы аппарата,Практически весь объем предлагаемого противоточного аппарата работа-ет при больших скоростях газа от 1525 м/с и выше, что значительно снижает объем аппарата (его габаритныеразмеры) при заданной производительности, уменьшает его металлоемкостьи стоимость изготовления.Некоторые отрасли промышленностии производства требуют массообменнуюаппаратуру низкой высоты. Этим требованиям также удовлетворяет предлагаемый массообменный аппарат,Предлагаемьй аппарат имеет сравнительно малое гидравлическое сопротивление, что снижает затраты электроэнергии в процессе эксплуатации. П р и м е р, Проводят процесс контактирования газа с жидкостью в аппарате предлагаемой конструкции при производительности по газу 7200 м /ч ирасходу жидкости 14,4 м /ч при соотношении ширины и высоты спиральногоканала О, 1: 1,0 и скорости газа в канале 20 м/с. Аппарат имеет четыревитка спиральной перегородки с 16 контактными ступенями (участками спирального канала между двумя соседнимизонами перфорации). Диаметр выходногопатрубка газа 0,4 м, радиус первогоот центра витка перегородки 0,3 и,диаметр корпуса аппарата 1,6 м.При этих условиях объем аппаратасоставляет 3 мз, а гидравлическоесопротивление 2280 Па,При заданных расходах жидкости игаза для процесса контактированиягаза с жидкостью в колонне с колпачковыми тарелками расчетным путемполучают следующие данные. При скорости газа 1 м/с диаметр колонны равен 1,6 м. При числе тарелок, равном16 шт., расстоянии между тарелками0,4 м с учетом высоты сепарационнойи кубовой зоны высота колонны составляет 9 и. При этих условиях объем аппарата равен 18 м (в 6 раз больше объема предлагаемого аппарата), а гидравлическое сопротивление контактной части колонны составляет 7 150 Па (в 3, 1 раза больше гидравлического сопротивления предлагаемого аппарата).12747 15 Формула изобретения Составитель С.Б ПатРУшева ТехРед В,Кадарнова Корректор Л,Пилипенк акт 651 Тираж 663 НИИПИ Государстве по делам изобре 13035, Москва, Ж а Подписимитета СССР ного ений 5, Р открытииская наб д,оизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектн 1, Массообменный аппарат, содержащий корпус, размещенную в нем спирально расположенную перегородку с образованием каналов, снабженную и:о всей высоте направляющими пластинами, плоские крышки и днище, ороситель и штуцера для ввода и вывода газа и жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я 10 тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет организации противоточного режима взаимоцействия фаэ и увеличения поверхности их контакта, ороситель расположен в выход н".и по газу участке канала, перегородка выполнена с зонами перфорации, с обеих сторон которых установлены с зазором направляющие пластины, причем пластина, расположенная со стороны выпуклой поверхности перегородки, соединена с ней в начале эоны перфорации по ходу газа, а пластина, расположенная со стороны вогнутой поверхности, - в конце той же зоны перфорации,2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что направляющие плас тины, расположенные со стороны выпуклой поверхности перегородки, выполнены с отверстиями и расположены выступающими за пределы зоны перфорации.