Вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный аппарат

О П И С А Н И Е 1 ц 965485ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсинкСоцнапнстнчесинхРеспублик(23)Приоритет В 01 О 53/8В О 1 О 3/32 3 ЬаударатщнныИ каннтет СССР аа делам язааретеикй и атааытнйДата опубликования описания 18 . 1 О, 82(72) Авторы изобретения 9Б.Г, Холин, И.А, Ковалев и В.И. Склабинский ской филиал Харьковского орденаЛенина поли института71) Заявитель хническог ф (54) ВИХРЕВОЙ РАСПЫЛИВАКМЦИЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ 1Изобретение относится к массообменной технике и может быть использовано в химической, нефтехимической. нефтеперерабатывающей, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности для осуществления процессов ректификации, абсорбции, пыле- улавливания, десорбции, сушки распылением. Е Известен вихревой распыливающий 1 о многоступенчатый массообменный аппарат, включающий распылители жидкости, тангенциальный ввод газа, отвод газа, отводы газа из предыдущей в последующую ступень, корпус с торцовыми т 5 )крышками и отвод жидкости в нижней. части каждой ступени. Первая ступень имеет тангенциальный патрубок ввода газа, последующие ступени имеют вводы газа в виде осевых завихрителей в центре верхней крышки, отводы газа расположены в центре нижней крышки, Отвод жидкости осуществляется. при .помощи кольцевых кармаНов в нижней части каждой ступени 111,Известен вихревой распыливающиймногоступенчатый массообменный аппарат, включающий корпус, тангенциальный ввод газа, распылительжидкости,патрубок вывода газа, контактные ступени, каждая из которых состоит изкорпуса, торцовых крышек, подводовгаза и отводов жидкости, выполненныхв виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса ступени, отвода газа 2. Недостатками этого аппарата являются малое время эффективного массо- обмена и наличие застойных зон, распыл жидкости во второй и последующих ступенях из-за невысоких относительных скоростей газа и жидкости приводит к снижению скорости массообмена в этих ступенях, значительные осевые скорости газового потока создают условия для брызоуноса, за счет снижения крутки йотока по высоте массо96985обменной камеры возникает неравномерность в потоке, что влечет к неэффективному использованию объема камеры,Цель изобретения - интенсификацияпроцесса массообмена за счет создания плоского спирального двинения газа по всей высоте корпуса каждой ступени и уменьшения гидравлического сопротивления аппарата.Указанная цель достигается тем, 30что в вихревом распыливающем многоступенчатом массообменном аппарате,включающем корпус, тангенциальныйввод газа, распылитель жидкости, патрубок вывода газа, контактные ступени, каждая из которых состоит из корпуса торцовых крышек, подводов газаи отводов жидкости, выполненных,в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса ступени, отвода газа, отвод газа из каждой предыдущей ступенив последующую выполнен в виде радиального диффузора и подводящей камеры,образованной корпусом каждой ступении корпусом аппарата, при этом патрубок вывода газа расположен на периферии радиального диффузора последнейступени.Отвод газа из предыдущей в последующую ступень, выполненный в видерадиального диффузора и подводящейкамеры, позволяет обеспечить тангенциальный ввод газа в последующую ступень по всей высоте корпуса ступени,отвести газ и подвести к последующей35ступени, преобразовав с минимальнымизатратами кинетическую энергию газового потока в центральной части впотенциальную, что позволяет создатьмощное плоское спиральное движение40газа по всей высоте корпуса каждойступени аппарата, получить высокиеотносительные скорости газа и жидкости по всей высоте корпуса каждой ступени, достичь мелкодисперсного распыла жидкости на капли очень малого раз 45мера, создать регулярное противоточное вихревое движение газа и микрокапель жидкости. Все это дает,возможность достичь многих теоретических.ступеней изменения концентрации в каж 50дой ступени распыла, увеличить межфазную поверхность, уменьшить гидрав-лическое сопротивление аппарата и вцелом значительно интенсифицироватьпроцесс массообмена,Выполнение тангенциальных вводовгаза в каждую ступень в виде однойф или нескольких тангенциальных щелей 4по всей высоте корпуса ступени позволяет создать плоское спиральное движение газа, в котором отсутствуют осевые составляющие полной скорости, получить большие относительные скорости газа и жидкости в центральной области аппарата, где производится распыл, увеличить межфазную поверхность вследствие уменьшения размеров капель (так как размер капель уменьшается с ростом относительных скоростей газа и жидкости в зоне распыла), создать, регулярное противоточное вихревое движение капель и газового потока и получить многие теоретические ступени изменения концентрации в одной ступени распыла, уменьшить брызгоунос из-за отсутствия осевых скоростей в большей части аппарата, Таким образом, достигается значительная интенсификация процесса массообмена.Выполнение отвода жидкости в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса ступени позволяет равномерно отводить жидкость с внутренней поверхности цилиндрического корпуса каждой ступени, не допускать стекания пленки в тангенциальные щели для подвода газа, что предотвращает вторичное дробление и унос капель жидкости входящим через тангенциальные щели потоком газа, не допускать стекания пленки в нижнюю часть аппарата, что предотвращает подпитку радиально направленного, отрицательно влияющего на интенсивность массообмена, торцового течения. Предотвращение попадания жидкости в тангенциальные щели дает возможность равномерно подводить газ по всей высоте корпуса ступени. Все это в целом приводит к значительной интенсификации процесса массообмена.Тангенциальный патрубок, располофженный на периферии радиального диффузора последней ступени, дает возможность преобразовать большую кинетическую энергию газового потока после каждой ступени в потенциальную, снизить скорости газа, что ведет к значительному уменьшению гидравлических потерь, повышает экономичность аппарата, позволяет пропустить через аппарат большие расходы газа, получить в центральной области каждой ступени высокие относительные скорости газа и жидкости, уменьшить размер распыливаемых капель жидкости, увеличить межфазную поверхность, чтоФормула изобретения 5 9654в целом приводит к интенсификации процесса массообмена,На фиг. 1 - показан аппарат, вер"тикальный разрез; на Фиг. 2 - сечениеА-А на фиг, 1. 5Вихревой распыливающий массообменный аппарат содержит распылитель жид-кости 1, тангенциальный ввод газа 2,отводы газа 3. Каждая ступень содержит корпус 4, торцовые крышки , отвод жидкости 6 в каждой ступени. Отвод газа 3 выполнен в виде радиального диффузора 7 и подводящей камеры 8, образованной с корпусом ступе"ни 4 и корпусом аппарата 9, танген зциальные щели (подводы) газа 10 вкаждую ступень и отвод жидкости 6 выполнены в виде вертикальных щелей повсей высоте корпуса ступени 4, патрубок вывода газа 11 из аппарата расположен на периферии радиального диффузора последней ступени.Аппарат работает следующим образом.Газ через тангенциальный ввод попадает в подводящую камеру 8 первойступени, откуда посредством тангенциальных щелей 10 по всей высоте подается в первую ступень. В контактной ступене Формируется мощное плос- З 0кое спиральное течение со значительным увеличением окружной составляющей,полной скорости к центру, где с помощью распылителя жидкости 1 вводится в радиальном направлении жидкость. ЗИз-за огромных относительных скоростей газа и жидкости происходит распыл последней на очень малые капли,которые практически сразу вовлекаютсяво вращательное движение и вследствие 0отсутствия осевых скоростей газа, движутся.,по плоским. спиральным траекториям к корпусу ступени., При этом вОдной ступени распыла возникает противоточное вихревое движение капель жидкости и газа, что ведет к получениюмногих теоретических ступеней изменения концентрации в одной ступениаспыла.Капли жидкости оседают на корпусступени 4 и под действием потока газа в виде пленки движутся по корпусуступени, а затем отводятся из аппарата при помощи вертикальных щелей дляотвода жидкости 6 по всей высоте кор"Ипуса ступени.Газ через отвод 3 попадает в радиальный диффузор 7, где происходитэкономичное преобразование кинетичес 85 б кой энергии, и попадает в подводящую камеру 8 последующей ступени, которая обеспечивает равномерный подвод газа по всей высоте тангенциальных щелей последующей ступени. Далее процесс повторяется.Отвод газа из аппарата производится через тангенциальный патрубок вывоДа газа 11, расположенный на пери,ферии радиального диффузораТакой отвод обеспечивает предварительное экономичное преобразование кинетической энергии потока газа, отвод газа, имеющего невысокие скорости, что значительно снижает гидравлические потери.Аппарат может быть установлен в вертикальном или горизонтальном положении, Жидкость подается в аппарат через распылитель 1 последней ступе,ни, затем через отводы жидкости 6 стекает в камеру 12, откуда подается в распылитель предпоследней ступени, где процесс повторяется. Отвод мидкости из аппарата осуществляется из камеры первой ступени.Предложенный аппарат имеет следую. щие преимущества: интенсивный и равномерный массообмен во всем обьеме аппарата при противоточном движении фаз; повышается интенсивность массо- обмена во всех ступенях аппарата вследствие тангенциального ввода газа в каждую ступень, что приводит к распылу жидкости на мелкие капли, увеличению межфазной поверхности; снижение материалоемкости вследствие уменьшения количества ступеней, что достигается созданием в каждой ступени противоточного движения фаз, приводящего к возможности получения многих теоретических ступеней изменения концентрации в каждой ступени распыла; уменьшение гидравлического сопротивления апйарата путем использования радиальных диффузоров, дающих возможность экономично преобразовать кинетическую энергию потока газа и обеспечить отвод газа с малыми скоростями и гидравлическими потерями. Вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный аппарат, включающий корпус, тангенциальный ввод газа, распылитель жидкости, патрубок вывода газа, контактные ступени, каж965485 8 разованной корпусом каждой ступени и корпусом аппарата, при этом патрубок вывода газа расположен на периферии радиального диффузора последней сту пени. дая из которых состоит из корпуса, торцовых крышек, подводов газа и от водов жидкости, выполненных в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса, отвода газа, о т л и ч а ющ и й с я тем," что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет создания плоского спирального движения газа по всей высоте, корпуса каждой ступени и уменьшения гидравли. ческого сопротивления аппарата, отвод газа из каждой предыдущей ступени в последующую выполнен в виде радиального диффузора и подводящей камеры, об- . ВНИИПИЗаказ 7730/Тираж 734 Подписное Филиал .ППП фПатентн,г. Ужгород, ул. Проектная,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Изв. высш. учеб, заведений.Химия и химическая технология", 1974,М 1, с151.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке й 2898508/23-26,кл В 01 0 53/18, 24.03.80.