Тепломассообменный аппарат

)5 В 01 О 3/26 ИС ЕТЕНИ довательск ащиты раст скии, В,А.Та, Л.З.Линик, СССР 2.СССР ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Всесоюзный научно-исслеинститут химических средств зний(57) Изобретение относится к полым скоростным прямоточным тепломассообменным аппаратам, предназначенным для проведения процессов абсорбции, хемосорбции, ректификации, пылеулавливания, может найти применение в химической и в ряде других смежных отраслей промышленности и позволяет предотвратить зарастание контактного патрубка твердой фазой и интенсиФицировать процесс тепломассообмена за счет дополнительной турбулизации потоков. взаимодействующих фаз. Аппарат включает1713609 5 1 Ь 20 30 вертикальный цилиндрический корпус 1 со штуцерами ввода 2 и 3 и вывода 4 и 5 газа и жидкости соответственна, внутри которого установлена тарелка б с контактным патрубком 7, а верхней части которого расположен отражатель 8 с изогнутыми лопатками Я. Контактный патрубок 7 снабжен распределителем 10 газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходи через точку пересеченил оси контактного патрубка 7 с плоскостью, проходящей через Изобретение относится к полым скоростным пряматочным тепломассообменным аппаратам, предназначенным для проведе. ния процессов абсорбции, хемосарбции, ректификации, пылеулавливания и может найти применение в химической и ряде других смежных отраслей промышленности,Известен аппарат для проведения тепломассообменных процессов в системе газ - жидкость в прямоточном режиме, включающий вертикальный цилиндрический корпус, тарелку, в центре которой установлен кантактнЫй патрубок, а также конусный отражатель с лопатками, установленный в верхней части контактного патрубка.Недостатки известного аппарата - низкая эффективность тепломассаобмена, повышенный брызгоунос в сочетании с узким диапазоном нагрузок по газовой фазе, что обусловлено невозможностью обеспечения устойчивого разделения двухфазного потока в сепарацианной зонеа также возможность зарастания контактного патрубка твердой фазой вследствие ограниченной турбулизации потоков взаимодействующих фаз в объеме контактного патрубка.Наиболее близким по технической сущности и даетигаемому результату к предлагаемому является аппарат для проведения тепломассообменных процессов, включающий вертикальный цилиндрический корпус со штуцерами ввода и вывода газа и жидко-сти, внутри которого установлена тарелка с переточиым устройством и контактным патрубком, в верхней части которого установлен отражатель с изогнутыми лопатками, выступающими за контактный патрубак на расстояние О,25 - 0,4 его диаметра, При этом каждая лопатка заходит на 1/3 последующей при высоте лопаток 0,2 - 0,3 высоты петрубка. Кроме того, указанный аппарат првдполвгзет снабжение тарелки изогнутыцентры Отверстий 11 Для паДачи жиДкости, выполненные в контактном патрубке 7 на одном уровне. При этом большее основание 12 распределителя 10 газа, параллельное его меньшему основанию 13 и неперпендикуллрнае Оси контактного патрубка, жестко соединено с контактным патрубком 7, а верхнял точка меньшего основания 13 расположена выше верхней точки большего ОснОвания 12 и лежит В пласкОсти, прохаДящей через центры отверстий 11 в контактном патрубке 7, 1 ил,ми трубами, верхние концы которых расположены на уровне нижнего торца контакт- ного патрубка, Предложенная конструкция аппарата обеспечивает повышение эффективчости тепломассообмена за счет расширения диапазона рабочих скоростей по газу и уменьшения брызгоуноса. В то же время сравнительно невысокая турбулизация гаэожидкостного потока в объеме контактного патрубка Ограничивает возможности аппарата при работе на системах с твердой фазой, заметно проявляющей адгезионные свойства, а также не позволяет добиться существенной интенсификации процесса тепломассообмена, Последнее обстоятельства обусловлено отсутствием в аппарате элементов, обеспечивающих улучшение гидродинамической обстановки в зоне контакта,Цель изобретения - предотвращение зарастания контактного патрубка твердой фазой и интенсификация процесса тепломассообмена за счет дополнительной турбулиэации потоков взаимодействующих фаз.Поставленная цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, включающем вертикальный цилиндрический корпус со штуцерами ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого установлена тарелка с контактным патрубкам, в верхней части которого расположен отражатель с изогнутыми лопатками, контактный патрубок снабжен распределителем газа, установ-, ленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси Контактного патрубка с плоскостью, проходящей через ценгры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одном уровне. при этом большее Основание распределителя газа, параллельное его меньшему основанию и неперпендикулярное оси контактного патрубка, жестко соединено с контак 1 ным патрубком, аверхняя точка меньшео основания расположена выше верхней точки большего основания и лежит в плоскости, проходящей 5через центры отверсий в контактном патрубке.По сравнению с известным аппаратом впредлагаемом дополнительная турбулизация отоко заодейсующифаздостигается путем снабжения контактногопатрубка распределителем газа, установленным в его нижней части и выполненнымв виде попого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси 15контактного патрубка с плоскостью, проходящей через центры отверстий для подачижидкости, выполненные В контактном пдтрубке на одном уровне, а также путем жесткого соединения с контактным патрубком 20большего основания распределителя газа,параллельного его меньшему основанию инеперпендикулярного оси контактного патрубка в сочетании с расположением верхней очки меньшего основания выше 25верхней точки большего основания и в плоскости, проходящей через центры отверстий в контактном патрубке.Снабжение контактного патрубка распределителем газа, установленным в его 30нижней части и выполненным в виде пологоусеченного конуса, ось которого проходитчерез точку пересечения оси контактногопатрубка с плоскостью, проходящей черезцентры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одномуровне, обеспечивает направленный вводгазовой фазы в зону контакта, сопровождающийся образованием вертикальных вихревых потоков, многократно ударяющихся о 40внутреннюю поверхность контактного патрубка,Таким образом, степень турбулизациивзаимодействующих фаз существенно возрастет, В результате достигается интенсификация процесса тепломассообмена ваппарате и создаются необходимые условия для работы конструкции на сильно загрязненных смесях, проявляющихсклонность к отложению на контактных поверхностях. Жесткое соединение большегооснования распределителя газа, параллельного его меньшему основанию и неперпендикулярного оси контактного патрубка, сконтактным патрубком препятствует возникновению газового байпаса и предотвращает возможный провал жидкости вусловиях ведения процесса в интенсивныхгидродинамических режимах. Рекомендуемая пространственная ориентация полого усеченного конуса, а также взаимное расположение его элементов создает предпосылки для рационального использования рабочего объема контактного патрубка, что, в свою очередь, также Оказывает дополнительное турбулизующее воздействие на систему,На чертеже представлен тепломассообменный аппарат, продольный разрез.Аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1 со штуцерами ввода 2 и 3 и вывода 4 и 5 газа и жидкости соответственно, внутри которого установлена тарелка б с контактным патрубком 7, в верхней части которого расположен отражатель 8 с изогнутыми лопатками 9. Контактный патоубок 7 снабжен распределителем 10 газа, установленным в его нижней. части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка 7 с плоскостью, проходящей через центры отверстий 11 для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке 7 на одном уровне, При этом большее основание 12 распределителя 10 газа, параллельное его меньшему основанию 13 и перпендикулярное оси контактного патрубка, жестко соединено с контактным патрубком 7, а верхняя точка меньшего основания 13 расположена выше верхней точки большего основания 12 и лежит в плоскости, проходящей через центры отверстий 11 в контактном патрубке 7.Тепломассообменный аппарат работает следующим образом,Газовая фаза поступает в вертикальный цилиндрический корпус 1 через штуцер 2 и направляется в распределитель 10 газа, где формируется,ее направленный поток, после чего попадает в контактный патрубок 7 и вступает во взаимодействие с жидкостью, подаваемой на контактирование с помощью отверстий 11, выполненных д контактном патрубке 7 на одном уровне, Образующаяся при этом двухфазная смесь, представляющая собой газожидкостную эмульсию или пену, приобретает сложное вращательное движение и с большой скоростью поднимается в обьеме контактного патрубка 7, подвергаясь многочисленным соударениям с его внутренней поверхностью. Наличие мощных турбулентных пульсаций приводит к значительной интенсификации процесса тепломассообмена, обеспечивая возможность осуществления эффективного контакта применительно к системам, характеризующимся повышенным содержанием твердой фазы, .проявляющей склонность к инкрустации поверхности контакта. После прохождения контактного патрубка газо1713609 Формула изобретения Тепломассообменный аппарат, включающий вертикальный цилиндрический корпус со штуцерами ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого установлена тарелка с контактным патрубком с отверстиями дяя подачи жидкости, в верхней части которого расположен отражатель с изогнуСоставитель Г,УрусоваТехред М.Моргентал Корректор Л,Патай Редактор А.Козориэ Заказ 645 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 жидкостная смесь поступает в отражатель 8 и, проходя между его изогнутыми лопатками 9, закручивается и отбрасывается к внутренней стенке корпуса 1. За счет центробежного эФфекта закрученная жидкость сепарируется и стекает по внутренней стенке корпуса на тарелку 6, откуда через отверстия 11 вновь подается на контактирование с восходящим потоком газа, Подпитка аппарата жидкостью и отвод ее избыточного ко. личества осуществляется с помощью щтуцеров 3 и 5 соответственно, а газ, провзэимодействовавший с жидкостью, выводится из рабочего обьема через штуцер 4. тымилопатками, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения эарастания контактного патрубка твердой фазой и интенсификации процесса тепломассообмена 5 за счет дополнительной турбулизации потоков взаимодействующих фаэ, контактный патрубок снабжен распределителем газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, 10 ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубкэ с плоскостью, проходящей через центры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одном уровне, при 15 этом большее основание распределителягаза, параллельное его меньшему основанию и расположенному под углом к оси контактного патрубка, жестко соединено с контактным патрубком, а верхняя точка 20 меньшего основания расположена вышеверхней точки большого основания и лежит в плоскости, проходящей через центры отверстий в контактном патрубке.