Контактное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И ГЕЕВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР(57) Изобретение относится к химическойтехнике, а именно к контактным устройствам массообменных аппаратов, и может использоваться при проведении процессовконденсации, абсорбции, экстракции и пылеулавливании. Цель изобретения состоит вповышении эффективности протекающих Изобретение относится к химической технике, а именно к контактным устройствам массообменных аппаратов и может использоваться при проведении процессов конденсации, абсорбции, экстракции и пылеулавливании.Целью изобретения является повышение эффективности протекающих процессов за счет роста поверхности контакта фаз при соударении газожидкостных потоков.Указанная цель достигае 1 ся тем, что в контактном устройстве, содержащем газо- подводящий патрубок, орошающие форсунки, обтекатель, конический завихритель с секциями, расположенными одна в другой, сепаратор с коллектором отвода жидкости, нижние и верхние основания кольцевых каналов, образованных секциями завихрителя ОН 1725943 А 1(я)5 В 01 О 3/30, 45/12 процессов за счет роста поверхности контакта при соударении газожидкостных потоков. В контактном устройстве, содержащем газоподводящий 1 и отводящий 4 патрубки, орошающие форсунки 7, коллектор отвода жидкости 6, конические лопаточные завихрители внешний 2 и внутренний 3, кольцевые каналы, образованные секциями завихрителей для прохода газожидкостных потоков, заглушены в шахматном порядке, причем конические завихрители вершинами могут быть направлены в одну сторону и с разнонаправленными. вершинами. Для соударения потоков. используются также цилиндрические завихрители, Кольцевые каналы для прохода газового потока выполнены равными по площади, а угол между 3 лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет 30 - 120 О. 4 з.и, ф-лы, 4 ил, . С для прохода газожидкостных потоков, заглушены в шахматном порядке, Это позволяет организовать движение газо- жидкостных потоков в соседних секциях навстречу друг другу, увеличить относительную скорость движения газа и жидкости и тем самым повысить эффективность устройства.В том случае, когда вершины завихрителей направлены в одну сторону и вниз, наибольшая сила соударения потоков наблюдается в нижней части и несколько убывает по высоте контактного устройства. В верхней части завихрителя происходит циркуляция части укрупнившихся частиц жидкости из кольцевого зазора во внутренний конус. При своем движении вниз части 1725943цы, за счет роста скорости в нижней части конуса вновь подхватываются потоком и дробятся, Это способствует росту поверхности контакта,фаз и увеличению времени пребывания жидкости в контактной ступени,При выполнении контактного устройства с коническими завихрителями, вершины которых направлены противоположно, также наблюдается снижение силы соударения потоков по высоте завихрителя, Однако в этом случае циркуляция капель практически отсутствует и укрупнившиеся частицы непосредственно падают в коллектор для отвода жидкости, Это особенно важно для процессов, связанных с быстропротекающими химическими реакциями,Изготовление секций эавихрителя цилиндрическими обеспечивает равномерность соударения потоков по высоте завихрителя, а выполнение кольцевых каналов с равными площадями сечения позволяет достичь одинаковую силу соударения по всем кольцевым каналам, что обеспечивает стабильность работы контактного устройства.Изменение угла поворота лопаток в конических завихрителях позволяет регулировать силу соударения. В том случае, когда угол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет 90 О, обеспечивается максимальная сила соударения. При изменении угла относительно описанного на +30 происходит скользящее соударение газожидкостных потоков, что позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление.На фиг, 1 изображено контактное устройство с коническими завихрителями и с заглушенными в шахматном порядке каналами для прохода газожидкостных потоков; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - контактное устройство с коническими завихрителями, вершины которых направлены в противоположные стороны; на фиг. 4 - контактное устройство с цилиндрическими завихрителями.Контактное устройство включает газо- подводящий патрубок 1, конические лопаточные завихрители внешний 2 и внутренний 3, имеющие заглушенные кольцевые каналы 5, коллектор 6 отвода жидкости с обтекателем и одну или несколько Форсунок 7, распределенных по сечению патрубка, В верхней части располагается патрубок 4 отвода очищенного газа,Контактное устройство работает следующим образом.Газовый поток, содержащий твердые частицы пыли или капли жидкости, поступа 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 ет через патрубок 1 и по пути своего движения захватывает распыленную оросителем 7 жидкость. Образовавшийся газожидкостной поток равномерно распределяется по кольцевым каналам, образованным внешним 2 и внутренним 3 конусами, Благодаря тому, что кольцевые каналы заглушены в шахматном порядке, распределение газо- жидкостных потоков происходит таким образом, что пройдя через лопатки завихрителей конусов 2 и 3 и приобретая вращательное движение, газожидкостные потоки соударяются в кольцевом зазоре между двумя завихрителями. В результате соударения происходит коагуляция частиц, которые, укрупняясь, оседают в кольцевом обтекателе и по коллектору выводятся наружу. Очищенный газовый поток выходит через верхний патрубок 4, В предложенной конструкции устройства сепаратор отсутствует, Это способствует снижению металло- емкости на 357 о.В контактных устройствах с коническими завихрителями, вершины которых направлены в одну сторону, и в устройствах, имеющих противоположно направленные конуса, сила соударения газожидкостных потоков снижается по высоте завихрителей. В первом случае это происходит из-за рас-. ширяющегося внутреннего конуса, а во втором - из-за увеличивающейся ширины зазора между конусами, Это обстоятельство приводит также к снижению скорости газового потока, в результате чего улучшаются условия осаждения укрупнившихся частиц, Однако, имеются и особенности работы этих устройств. В том случае, когда конусы направлены в одну сторону, уменьшение скорости газожидкостного потока происходит только при выходе из внутреннего конуса, тогда как скорость выхода потока из внешнего конуса не изменяется. В результате этого укрупнившиеся частицы переносятся во внутренний конус. Часть из них сепарируется на лопастях завихрителя и стекает в виде пленки к выходному коллектору, э другая часть опускается вниз до того сечения, где скорости выходящих потоков выравниваются и они вновь участвуют в соударении газожидкостных потоков, Чвеличение времени пребывания жидкости в контактной зоне, многократное ее дробление и коагуляция обеспечивают эффективность устройства.В контактном устройстве с разнонаправленными конусами уменьшение скорости наблюдается только в зазоре между коническими завихрителями, поэтому условия сепарации частиц в них более благоприятны, Но вместе с тем при опускании.укрупнившихся частиц часть их вновь участвует в процессе соударения, что также благоприятствует росту эффективности.В контактном устройстве с цилиндрическими завихрителями скорости движения 5 закрученных газожидкостных потоков не меняются по высоте, а следовательно,и сила соударения потоков одинакова, Укрупнившиеся частицы при своем движении соударяются с другими, дробятся и вновь 10 коагулируются, что интенсифицирует протекающие процессы, Сепарация частиц в данном случае происходит в основном вне контактной зоны,Важным условием процесса соударе ния является выполнение кольцевых каналов для прохода газожидкостных потоков равными по площади. Это обеспечивает участие в соударении одинаковых па объему потоков на выходе из лопаток завихрителя, 20 где они приобретают максимальную скорость. В результате этого улучшаются условия сепарации укрупнившихся частиц, растет. межфазная поверхность, а следовательно,и эффективность. 25Силу саударения гэзожидкостных потоков можно регулировать углом поворота лопаток в каждой секции завихрителя. Если угол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов каждой сек ции завихрителя составляет 90 О, то обеспечивается максимальная сила соударения без предварительной закрутки потоков, Однако, при этом растет и гидравлическое сопротивление. Изменением угла поворота 35 лопаток в диапазонах от 30 до 90 и от 90 да 120 можно 1 регулировать силу соударения и получить закрученный поток, При углах поворота лопаток во внешнем и внутреннем завихрителях в 30 или 120 сила соударения 40 закрученных потоков наибольшая, Она обеспечивает значительное увеличение относительной скорости взаимодействующих фаз и рост эффективности устройства за счет более развитой поверхности контакта 45 фаз. При этом растет гидравлическое сопротивление, В.том случае, если угол поворота лопаток во внешнем завихрителе составляет 30 О, э во внутреннем 120 происходит скользящее соударение и гидравлическое сопротивление существенно снижается.Преимуществами предложенного решения являются;увеличение относительной скорости движения газа и жидкости и достижение турбулентного механизма переноса улавливаемого компонента;получение развитой поверхности контакта фаз за счет соударения потоков;улучшение условий дробления, коагуляции частиц и сепарации их. Формула изобретения 1. Контактное устройство, содержащее газоподводящий патрубок, арошающие форсунки, обтекатель, лопаточныйзавихритель с секциями, образующими кольцевые каналы, расположенными одна в другой, сепаратор с коллектором отвода жидкости, о тли чаю щееся тем,что, с целью повышения эффективности протекающих процессов за счет роста поверхности контакта фаз при соударении газожидкостных потоков, нижние и верхние основания кольцевых каналов для прохода газа заглушены в шахматном порядке.2,Устройствопоп.1,отлича ю щеес я тем, что секции завихрителя выполнены коническими, при этом вершины внутреннего и внешнего усеченных конусов направлены противоположно.3. Контактное устройство по и. 1, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что секции завихрителя выполнены цилиндрическими.4. Контактное устройство по пп, 1 - 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что площади сечения каналов для прохождения газового патока равны.5. Контактное устройство по пп, 1, 2 о тлича ющеесятем,чтоугол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет 30-120.1725943 ректоР Э. Лончаков Заказ 1221 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. УжгОрод, ул.Гагарина Составитель Редактор М, Самерханова Техред М.М