Способ проведения процесса тепломассообмена

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) 01) 1) В 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Н АВТОРСИОМУ 2ния жидкости, создания дополнительной зоны контакта фаз и увеличения межфазной поверхности, Это достигается тем, что в способе проведения процесса тепломассообмена в системе газ (пар) - жидкость на нескольких ступенях контакта, включающем разделение на каждой ступени движущегося объема газа (пара) на два потока, эмульгирование одним из них жидкости с контактом газа (пара) и жидкости в прямо- точном режиме, эмульгированную жидкость делят на два потока, один из которых контактирует е газом (паром) в перекрестном токе на всем протяжении ступени контакта, а другой отбирают на ступени контакта с постоянным равномерно распределенным расходом и подвергают контакту в противотоке с потоком газа (пара), при этом объемная доля газа (пара), контактирующего в прямотоке с жидкостью, по отношению к всему объему газа (пара) составляет 0,05-0,75, а объемная доля жидкости, контактирующей в противотоке с газом (паром), по отношению к всему объему жидкости составляет 0,1-0,9. 1 ил.,сследотитут мет кого син- органичес ва ме во СССР 1974. ЦЕССА ТЕП 7) Изобрезделения к технике тв дистилляение отнои очисткификацией,оведения пс большимет быть инефтянойенности. Ирить диап итс в частности, кцессов теплоцией, ректиспособам прмассообмена расх м зовано вгих отрасости, и можимической,о и др ениестойч ях промышл о вогоенасчет азон ляет расши ассо ти за спред бл,Изобретение относит я к техникеществ дистилабсорбцией,проведенияена с большим Известен св массообменн очистки в разделени ляцией, р точным конта кти икаци дкоста) наакте к способамепломассооб с в частноспроцессов п ав к с ожет быть исй, нефтяной и пдленцости,расходом пользован дкости, и м в химическо нейш гих отраслях промь ОСУДАРСТВЕННЬЗЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЛОМАССООБМЕНАпроведения процесса теплои повьппения его эффективнснижения неравномерности особ организации потоков ем аппарате с противоированием газа (пара) фазделением потока газаые части, поочередномпотоком жидкости иобъединением,0 4жидкость делят на два потока, один из них контактирует с газом (паром) в перекрестном токе на всем протяжении ступени контакта, а другой отбирают на ступени контакта с постоянным равномерно распределенным расходом и подвергают контакту в противотоке с потоком газа (пара), при этом объемная доля газа (пара), контактирующего в прямотоке с жидкостью. по отношению к всему объему газа (пара) составлляет 0,05-0,25, а объемная доля жидкости, контактирующей в противотоке с газом (паром), по отношению к всему объему жидкости составляет О, 1-0,9,На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ,Способ осуществляют следующим образом.Объем движущегося газа (пара) 1 делят на два потока 2 и 3, причем поток 2 газа (пара) на первой стадии способа эмульгирует поток 4 жидкости, поступающей на ступень. В результате этого образуются поток 5. эмульсии жидкости, подаваемый на вторую стадию способа, и поток 6 раза (пара). В качестве устройств, создающих эмульсию жидкости, на первой стадии способа могут использоваться такие устройства как инжекторы, контактные тарелки, работающие в беспровальном режиме, и.т.п.Поток газа (пара) на второй стадии способа контактирует в перекрестном токе с эмульгированным потоком 5 жидкости, который после взаимодействия делится на потоки 8 и 9 Причем один из них, а именно поток 8 жидкости, отбирают на ступени контакта с постоянным равномерно распределенным расходом. Поток .8 жидкости при контакте с потоком 3 газа (пара) образует дополнительную зону контакта фаз. Поток 10 жидкости, полученный объединением потоков 8 и 9 жидкости, а также поток 11 газа (пара), полученный объединением потоков 6 и 7 газа (пара), выводятся со ступени контакта, Все приемы в указанной последовательности обеспечивают оптимальное распределение жидкости, создают дополнительную зону контакта фаз с одновременным увеличением межфазной поверхности.В качестве устройств, реализующих вторую стадию способа, можно использовать контактные тарелки, работающие в провально-переливном режиме, как 55 3 172430Недостатками данного способа являются узкий диапазон устойчивого и эффективного проведения процесса массообмена и невозможность обработки газом (паром) больших объемов жидкости в связи с возникающими трудностями в распределении газа в жидкости и создания развитой межфазной поверхности, Кроме того, недостаточна эффектив ность процесса массопередачи, поскольку на каждой ступени контактирует лишь полонина всего объема газа (пара), а вторая половина байпасирует.Наиболее близким по технической 15 сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ проведения процесса массообмена, включающий разделение газовой (паровой) фазы на два потока, одним из которых предварительно эмульгируют жидкость, а другим потоком инжектируют полученную эмульсию.Известный способ позволяет несколько повысить эффективность процесса массопередачи благодаря интенсивному перемешиванию и контакту фаз при развитой, межфазной поверхности эа счет эмульгирования газом (паром)жидкости, Однако при инжектировании 30газом (паром) эмульсии на второй стадии способа осуществляется прямоточное движение фаз, которое является недостаточно эффективным с точки зрения интенсивности массообмена и диапа зона устойчивого и эффективного проведения процесса массообмена. Кроме того, из-за больших объемов газа (пара), требуемых для инжектирования эмульсии подобным способом, невозмож . но обрабатывать большие объемы жидкости.Целью изобретения является расши рение диапазона устойчивого проведения процесса тепломассообмена и повы шение его эффективности за счет снижения неравномерности распределения жидкости, создания дополнительной зоны контакта фаз и увеличения меж,фазной поверхности. 50Согласно способу проведения процесса тепломассообмена в системе газ (пар) - жидкость на нескольких ступенях контакта, включающему разделение на каждой ступени движущегося объема газа (пара) на два потока, эмульгирование одним из них жидкости с контактом газа (пара) и жидкости впрямоточном режиме, эмульгированную4300 Способ опробован на экспериментальной, специально созданной установкеФ работающей в условиях десорбции диоксида углерода иэ воды потоком воздуха. Установка позволяет проводить экспериментальные исследования при 1 нагрузках по газу 150-1500 м /ч и жидкости 0,3-10,0 м /ч. Эффективность массопередачи оценивается по КПД по Иерфри Ец, который определяется по концентрации СО в поступающей на сту 5 172с элементами, в которых попеременноосуществляется слив жидкости и проходгаза (пара), так и с элементами спеУциально предназначенными для сливажидкости.Оптимальной объемной долей газа(пара), контактирующего в прямотокес жидкостью, по отношению к всемуобъему газа (пара) является величина0,05-0,25, а оптимальной объемной долей жидкости, контактирующей в противотоке с газом (паром), по отношениюк всему объему жидкости - величина0,1-0,9.При уменьшении объемной доли газа(пара) ниже 0,05 имеет место недостаточная эмульгация жидкости газом, чтоведет к небольшому газосодержанию навторой стадии способа и нарушениюгидравлически оптимальных режимов.При увеличении объемной доли газа(пара) сверх 0,25 наблюдается недостаточная эффективность массопередачиввиду того, что контактирование впрямотоке менее эффективно, чем впротивотоке,При уменьшении объемной доли жидкости менее 0,1 начинают сказыватьсятрудности распределения газа (пара)в больших объемах жидкости, контактирующих в перекрестном токе, а приувеличении объемной доли жидкостисверх 0,9 - трудности распределениягаза (пара) в очень малых объемахжидкости, что и в первом и во второмслучаях ведет к сужениюдиапазонаустойчивого и эффективного проведения процесса массообмена и снижениюего эффективности.Кроме того, при отклонении объемныхколичеств от предлагаемых наблюдаютсярезко возрастающие градиенты газосодержания на второй стадии способа,ведующие к прорыву потоков газа (пара)и усилению неравномерности распределения фаз. пень контакта и уходящей со ступениконтакта жидкости.П р и м е р, Расход газа составляет 700 м /ч, расход жцпкости - 5,0 м /чобъемная доля газа, контактирующегов прямотоке с жидкостью, по отношению к всему объему газа (Ю ) составляет 0,15, а объемная доля жидкости,контактирующая в противотоке с газом(дополнительная зона контакта фаэвторой стадии),. по отношению к всемуобъему жидкости Ь,) составляет 0,5,Полученная эффективность массопередачи (КПД по Иерфри) Е = 0,85.Результаты опытов с разными соотношениями количеств газа (пара) ижидкости сведены в таблицу,Данные таблицы подтверждают, что20 максимальный эффект достигается именно в указанных интервалах соотношенийобъемных долей газа в жидкости. При экспериментальных исследова ниях для реализации первой и второйстадий способа применялись различные устройства, на которых получены тождественные результаты,З 0 формула изобретения Способ проведения процесса тепломассообмена в системе газ (пар) - жидкость на нескольких ступенях контакта, включающий разделение на каждойступени движущегося объема газа (пара)на два потока, эмульгирование однимиз них жидкости с контактом газа(пара) и жидкости в прямоточном ре 4 О жиме, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазонаустойчивого проведения процесса тепломассообмена и повышения его эффективности за счет снижения неравномер 45 нсти распределения жидкси,ния дополнительной зоны контакта фази увеличения межфазной поверхностиэмульгированную жидкость делят на двапотока, один из которых контактирует50 с газом (паром) в перекрестном токена всем протяжении ступени контакта,а другой отбирают на ступени контактас постоянным равномерно распределенным расходом и подвергают контакту впротивотоке с потоком газа (пара),при этом объемная доля газа (пара),контактирующего в прямотоке с жидкостью, по отношению к всему объемугаза (пара) составляет 0,05-0,25, а1724300 объемная доля жидкости, контактирующей отношению к всему объему жидкостив противотоке с газом (паром), по составляет О, 1-0,9,е Показатели Значения показателей для опытов,2 3 4 5 6 7 8 10 0,15 Известный ФО Составитель П, БондаРедактор И Булла Техредравчук орректорС. Некм Заказ 1131 Тирак ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Т ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,10 0, Ыж 0,05 0,25 0,03 0,27 0,50 0,50 0,50 0,50 0,77 0,70 0,58 0,55 0,15 0,15 0,15 0,15 Оф 50 0110 0190 Ое 05 0,85 0,75 0,68 О,бб 0,950,45 0,64