Тепломассообменный аппарат

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(51 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ-фюзи1 атый теплообменник,елками с контактными змещен трабженный А.Шехт(54) ( включ рцыи каме 3 ре(56) 1. Рамм В.М. Абсорбция газов.Мвд-во "Химия"3976, с, 307-308,431-432.2, Авторское свидетельство СССРФ 191472, кл. В 01 Р 53/18, 1967.57) ТЕПЗЮИАССООБИЕННЦЙ АППАРАТ,ающий корпус, внутри которого элементами, распределительные камеры ввода и вывода жидкости и газа, о тл и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью интенсификации процесса тепломассопереноса за счет диспергирования жидкости и ее равномерного распределения, контактные элементы выполнены в виде труб Вентури, диффузоры которых снабжены эллиптическими вырезами,2. Аппарат по п.1, о т л и ч а ю - щ и Й с я тем, что камеры ввода и вывода жидкости и газа снабжены кольцевыми перегородками, нвкние то которых расположены над днищеИзобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, протекающих в системе газ(пар) - жидкость, таких как абсорбция, ректификация, охлаждение газов, 5и может быть использовано в химической и смежной с ней отраслях промьппленности.Известен аппарат для тепло- и массообменных процессов со встроенными в 10корпусе теплообменниками с расположенными по его высоте барботажнымитарелками и расположенными на нихзмеевиковыми холодильниками для отвода тепла абсорбции при производстве 15азотной или серной кислот Я .Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус, внутри которого вертикально размещен трубчатыйтеплообменник, снабженный тарелками 20с контактными элементами, распределительные камеры ввода и вывода реакционной и теплообменивающейся жидкостей и газа 12Недостатками известного тепломассообменного аппарата являются относительно низкие производительность иинтенсивность (скорость газа в свободном сечении не выше 2,0-3,0 м/с),высокое гидравлическое сопротивление З 0(400-500 мм вод.ст.) эа счет наличия,барботажных слоев на тарелках, узкийдиапазон эксплуатационных нагрузок,обуславливаемый необходимостью поддержания барботажных слоев на тарелках.Цель изобретения - интенсификацияпроцесса за счет диспергированияжидкости и ее равномерного распределения. 40 Поставленная цель достигается тем что в тепломассообменном аппарате, включающем корпус, внутри которого размещен трубчатый теплообменник, снабженный тарелками с контактными элементами, распределительные камеры ввода и выводажидкости и газа, контакт, ные элементы выполнены в виде труб Венту ри, диффузоры которых снабжены эллиптическими вырезами.Камеры ввода и вывода жидкости и газа снабжены кольцевыми перегородками, нижние торцы которых расположены над днищем камер. 5На фиг.1 показан тепломассообменный аппарат, продольный разрез, на фиг.2 - узел установки трубы Вентури на тарелке, на фиг.3 - разрез А"Ана фнг,2,Аппарат содержит корпус 1, трубчатку внутреннего теплообменника 2,распределительные камеры ввода 3 и 4и вывода 5 и 6 жидкости, камеры 7 и8 для жидкости и газа; контактныетарелки 9 с трубами Вентури 10. Вверхней 7 и нижней 8 распределительных камерах установлены сплошныевертикальные цилиндрические перегородки 11 и 12 не доходящие до их днища. Распределительная камера 4 образована, верхней трубной решеткой 13и распределительной решеткой 14, Аппарат имеет также входные 15 и выходные 16 патрубки для газа, и патрубки 17-19 ввода жидкости.и патрубки20-24 для отвода жидкости. Нижниеторцы труб теплообменника закрепленыв трубной решетке 25Верхняя часть корпуса 1 снабженакольцевой щелью 26, а в нижних частях диффузоров труб Вентури 10 выпол.иены шесть эллиптических вырезов 27Тепломассообменный аппарат работает следующимобразом.Реакционная жидкость и гаэ подаются в аппарат нрямотокомПрямотоком также подается охлаждающая жидкость. Реакционный газ через патрубок 15 поступает в распределительнуюкамеру 7 и благодаря вертикальнойцилиндрической перегородке 11 делает поворот,на 90 и равномерно распределяется по всему периметру трубчатки теплообменника 2. Для этого кожух трубчатки - корпус 1.в месте поступления газа имеет кольцевую щель26. Реакционная жидкость через патру.бок 18 поступает в распределительнуюкамеру 4 и через; кольцевые зазоры,образованные распределительной решеткой 14 и трубами теплообменника 2,стекает пленкой по этим трубам.Далее жидкость поступает на верхнюю контактную тарелку 9, где основная ее часть стекает через верхниеобрезы конфузоров труб Вентури 10,и, подхватываясь потоком газа, интенсивно с ним перемешивается и взаимодействует.Газожидкостный поток, благодаряимеюшимся на нижней части диффуэорашести эллиптическим вырезам 27,омывает стенки трубок теплообменника.2Такое конструктивное решение позволяет почти полностью перекрыть меж3 1трубное пространство трубчатки диффузорами труб Вентури и тем самымобеспечить равномерное распределениегазожидкостньн потоков по сечениюаппарата, по трубкам и в объеме пос"леднего.С верхней контактной тарелки 9 газожидкостный поток поступает на нижележащую тарелку такой же конструкции и т.д,Для повышения эффективности работыаппарата часть реакционной жидкостиможет быть подана в камеру 7, где с.помощью патрубка 20 поддерживаетсянеобходимая величина погружения пере"городки 11 в жидкость. Таким образомгаз барботирует через заданный слойжидкости, подхватывает определенноеколичество жидкости и уносит на контактную тарелиу, Газожидкостная смесьчерез кольцевой вырез, образованныйнижней трубной решеткой 25 и обечай-.кой - корпусом 1, поступает в камеру8, далее перегородкой 12 поворачивается на 180 , освобождается от крупных брызг и выводится через патрубок16, жидкость выводится через патрубок 22, Охлаждающая жидкость поступает в распределительную камеру 3,стекает пленкой внутри труб трубчаткии отводится вниз через камеры 5 и 6.Для регулирования производительностиаппарата, а также его полного отключения от газовых коммуникаций с помо" 166811 4.щью обечаек 11 и 12 в камерах 7 и 8 создаются гидрозатворы. Величина гидрозатвора определяется заданной производительностью аппарата или, в 5 случае полного отключения аппаратаона должна превышать его гидравлическое сопротивление. Особенно эффективно такое отключение и регулирование при параллельной работе аппаратов 10 предлагаемой конструкции при переработке агрессивных и ядовитых газов (например, ЯО, ЯОЗ и др.). Технико-экономическая эффективц ность предлагаемой конструкции теп; ломассообменного аппарата достигается :за счет того, что скорость газа в: свободном сечении аппарата достигает 5-8 м/с, обеспечивается относительно 20 низкое гидравлическое сопротивлениеаппарата (не более 200-250 мм вод.ст.), благодаря высоким скоростям газожидкостных потоков достигается высокая интенсивность процессов теп ломассообмена (так коэффициент теплопередачи при охлаждении 92-983оНЯО достигает 800 ккал/м ч С), резко сокращается количество циркули рующей жидкости благодаря установке специальных контактных тарелок, дополнительных распределительных устройств и наличию интенсивных внутренних теплообменников, обеспечивающих необходимый объем тепла реакции.1166 В 11 Составитель А. РыбинскактоР Т. ПаРфенова ТехРед 3,Палий Корректор М. Поко 55/7 Тираа 659ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д одписное ака