Устройство для взаимодействия газа с жидкостью

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1,У 10/00 БРЕТЕН ПИСА ТОРСНОМУ взрывоопасим пог ессе к силамина логическии ини Гродненскоеинение "Азот" из окиси азо ляемого в стройство еэопаснос проиим. (72)бев,М.И, (53) лечитьать проу велич еи позволяет ои интенсифицир ия газа з с погл ВЗАИМОДЕИСТВ тносится к устрои йствия газа с жид в пол ьэо костью, может быт химической, неАте смежных отраслях другихи для ими че ско онтакта,ил,пиле нн СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ П 1 НТ СССР(57) Изобретение оствам для взаимоде абсорбции и хемосорбцииных под давлением газовлотителем, например, втатятического синтеза г а и водорода, осущестпарате с перемешивающим давления в зонах контакта. Уст ройство для взаимодействия газа сжидкостью включает вертикально установленную в корпусе центральную трубу, разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками,закрытые турбинные мешалки со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками, установленные с зазором к нижним торцам горизонтальных кольцевыхперегородок. Между центральной трубой и корпусом закреплена перфорированная тарелка, а патрубки для ввода газа установлены в каждой зонеИзобретение относится к устройст,вам для взаимодействия газа с жидкостью и может быть использовано в химической, нефтехимической и других смежных отраслях промышпенности для абсорбции и хемосорбции взрывоопасных под давлением газов жидким поглотителем, например, в процессе каталитического синтеза гидроксилами на из окиси азота и водорода, осуществляемого в аппарате с перемешивающим устройством.Цель изобретения - обеспечение безопасности и интенсификация процес са поглощения газа за счет увеличе,ния давления в зонах контакта.На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство, разрез.Устройство содержит корпус 1 аппа ,рата, в котором соосно установлена центральная труба 2, разделенная по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками 3, между которыми по .валу 4 в ряд размещены турбинные за крытые мешапки 5 с кольцевыми покров- ными б и сплошными нижними 7 дисками. Мешалки 5 установлены вблизи перегородок 3 с минимальным зазором между 30плоскостью покровного диска 6 и нижним;торцом горизонтальных перегородок 3,а центральные отверстия в перегородке3 и покровном диске 6 концентричныдруг другу. При этом зазор обеспечивает свободное вращательное движениемешалок 5 относительно неподвижных, перегородок 3. В кольцевом пространстве между диффуэором 2 и корпусомаппарата закреплена перфорированнаятарелка 8. По высоте центральнойтрубы 2 между перегородками 3 установлены штуцеры 9 для подвода газа вполость центральной трубы а в нижнейчасти корпуса 1 под центральной трубой 2 имеется газораспределитель 10,На наружном торце верхней перегородки 3 радиально закреплены отбойныепластины 11, предотвращающие образование центральной воронки,Устройство работает в периодическом и непрерывном режимах,В начале работы приводят во вращение вал 4 с мешалками 5. Одновременно производят подачу невэрывоопасного компонента газовой смеси в при-.донный слой жидкости через гаэораспределитель 10. Под действием мешалок 5 в полости центральной трубы 2 образуется поток жидкости, направленный вглубь сплошного слоя, встречно выходящим из распределителя 10 струям газа. Поток жидкости разбивает газ на отдельные пузыри, образовавшаяся газожидкостная смесь отбрасывается в кольцевое пространство между центральной трубой 2 и корпусом 1 аппарата, поднимается до уровня тарелки 8 проникает через перфорацию в вышерасположенный слой жидкости, барботируя его, и затем увлекается потоком жидкости в полость центральной трубы 2, Здесь под действием каскада закрытых турбинных мешалок 5 кинетическая энергия осевого потока преобразуется в давление радиальных струй жидкости, истекающих через межлопастные каналы каждой мешалки, в результате чего происходит сжатие гаэожидкостной смеси в зоне между кольцевыми перегородками 3 по обе стороны мешалки, В зоне действия нижерасположенной на валу 4 мешалки 5 сжатие усиливается, поскольку предотвращается обратный переток газожидкостной смеси через зазор между мешалкой 5 и нижним торцом перегородки 3 в предыдущую зону, Таким образом, каскад мешалок в полости центральной трубы 2 между перегородками обеспечивает последовательныи рост давления нагнетаемой поочередно в зоны гаэожидкостной смеси. Максимум давления имеет место в нижней части аппарата на выходе потока из центральной трубы и распространяется до уровня перфорированной тарелки 8. Через отверстия перфорации сжатия газожидкостная смесь дросселирует в слой жидкости выше тарелки 8, диспергируясь в нем, вследствие чего избыточное давление под тарелкой вновь преобразуется в кинетическую энергию газожидкостных струй, которые восполняют собой ту часть объема поверхностного слоя, которая расходуется на поток в центральной трубе 2, Так образуется замкнутый контур циркуляции гаэожидкостной смеси внутри сплошного слоя, включающий зонъ с последовательно возрастающим давлением.После установившейся циркуляции осуществляется ввод газовых реагентов в полость центральной трубы 2 го зонам через штуцеры 9, Состав смеси газовых реагентов подбирается для каждой зоны в зависимости от давле 145257 ния и. с учетом взрываемости компонентов в составе смеси.При этом в верхние зоны, где давление невелико, впускают газ, обогащенный взрывоопасным компонентом газовой смеси, поскольку здесь недопустимо чрезмерное сжатие падводимого газа. И наоборот, в нижние зоны нагнетается смесь, обедненная взрывоопасным компонентом,По мере продвижения потока поочередно через эоны вдоль центральной трубы концентрация поглощаемого взрывоопасного компонента в газовой сме си падает, однако за счет повышения давления в зонах подвода свежих порций газовой смеси среднее значение движущей силы абсорбции по зонам сохраняется постоянным и интенсивность 20 массообмена в целом по аппарату возрастает, при этом увеличивается выход полезных продуктов реакции.Эффективный барботаж слоя жидкости над тарелкой 8 в кольцевом про странстве между центральной трубой 2 и корпусом 1 аппарата газожидкостными струями, дросселирующими через перфорацию в тарелке 8, также способствует интенсификации процесса по глощения газа жидкостью.Безопасность ведения процесса обеспечивается тем, что в зонах контура циркуляции подводиьщй взрывоопасный газ под действием мешалок интенсивно распределяется в жидкости и присутствие здесь крупных газовых полостей практически исключается.При этом давление над слоем жид кости в головной части аппарата и в магистрали подачи газового реагента отвечает требованиям безопасности.При заданных частоте вращения ва ла, числе мешалок на валу, геометрических и других параметрах мешалок и устройства в целом скорость циркуляции и обратная ей величина избыточного давления в зонах контакта в цен-.50 тральной трубе и объеме аппарата под перфорированной тарелкой определяются расходом гаэожидкостной смеси через живое сечение отверстий перфорации в тарелке 8, Подбором перечислен 6аных параметров достигаются оптимальные условия ведения процесса.Таким образом, процесс поглощения взрывоопасной газовой смеси жидким реагентом интенсифицируется за счет последовательно возрастающего давления в зонах контура циркуляции, куда осуществляют ввод газовой смеси с разным для каждой зоны объемным сост" ношением компонентов, Гост давления обеспечивается благодаря энергии скоростного напора жидкости, создаваемого закрытыми турбинными мешалками со сплошным нижним диском в полости центральной трубы, Раздельный подвод газовой смеси в зоны контура циркуляции с учетом давления для данного состава смеси обеспечивает безопасныеусловия для ведения процесса, позволяет сохранить постоянным значениесредней движущей силы абсорбции позонам, что, в конечном итоге, интенсифицирует массообмен в аппарате,Практическая реализация данногоустройства в аппарате с мешалкойпозволяет увеличить выход целевогопродукта приблизительно в 1,1-1,2 раза по сравнению с известным устройством,Формула изобретенияУстройство для взаимодействия газа с жидкостью, содержащее вертикально установленную в корпусе центральную трубу, разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками на зоны контакта, и турбинные мепалки, установленные на валу между перегородками, патрубки ввода и вывода фаз, о т л и ч а ю щ е е .с. я, тем, что, с целью обеспечения безопасности и интенсификации процесса поглощения газа за счет увеличения давления в зонах контакта, мешалки выполнены со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками и установлены с зазором к нижним торцам перегородок, устройство снабжено перфорированной тарелкой, установленной горизонтально между центральной трубой и стенкой корпуса, а патрубки для ввода газа установлены в каждой зоне контакта,1452576ЮЯ 65 э Сост Техр а тель Г.уруМ. Дидык Корре С.Чер актор акая 7112/4 Тираж 487 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ113035, Москва, Ж, Раупская наб., д. 4/5 ственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Пр