Способ тепло-массообмена

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Опубликовано 25.05.80, Бюллетень Ле 19 ео лелем иэобретеиий и открытийДата опубликования описання 28.05.80(54) СПОСОБ ТЕПЛО- МАССООБМЕНА 1Изобретение относится к тепло- массообменным процессам и может быть использовано в абсорбции ректификации, пылеочнстке и других химических процессах.5Известен способ проведения процессов тепло- массообмена в колоннах с подвижной насадкой путем противоточного контактирования жидкости и газа в слоях 1 тсевдоожиженного насадка 11 .1 йНедостатки известного способа состоят в том, что колонна работает при низ- ких скоростях газа 1-2 м/с, эффективность пылеулавливания низкая, мала поверхность контакта газа с жидкостью. 15, Известен также способ тепло- массо- обмена путем противоточного контактирования жидкости и газа в массообментаой колонне с контактными тарелками, удерживания слоя жидкости на каждой тарелке и барботирования газа через этот слой 2.Недостатки способа.Возникновение интенсивного уноса капель на вьйпераоположеннутотарелку,2проскок газа при малом контакте с жидкостью в виде струй, плохой контакт газа с жидкостью, приводюпий к низкой эффективности тепло- массообмена и пылеулавливания.Цель изобретения - скачкообразное увеличение эффективности процессов.Поставленная цель достигается за счет проведения процессов в режиме от начала захлебывания колонны до начала прямоточного движения газа и жидкости, отношение сопротивления слоя жидкости в режиме захлебывания к сопротивлению слоя жидкости в режиме, предшествующем захлебыванию, составляет 2:1-7:1 и от 1 тошение сопротивлейия жидкости, удерживаемой на тарелке, к сопротивлению сухой тарелки в режиме захлебывания 1 толонньт составляет 1,5 Ф 1 - 3: 1 при скорости газа 6- 10 м/с.На фиг. 1 изображен график зависймости гидродинамическОго сопротивттения слоя орошаемых шаров на тарелке от скорости газа в колонне; на фиг. 2 -735284 график зависимости сопротивления слоя жидкости на правильной тарелке ЬР,Р) от скорости газа в кислоте ( Ф ) ив фиг, 3 - зависимость отношенияот скорости газа, плотностиРьРсдорошения и живого сечения правильной тарелки.При увеличении скорости газа в аппарате свыше критической (начало захлебывания колонны) процесс накопления жид Окости на тарелке происходит сквчкообраз- чв но, но не мгновенно, при этом жидкостьи продолжает протекать через решетку, гвз равномерно распределяется внутри взвешенного слоя жидкости, во много раз 15, в увеличивается межфвзная поверхность, ло скачкообразно растет эффективность тепло-массообменв и пылеулавливания. Часть пв жидкости в виде брызг увеличивает межфазную поверхность. Брызги эффективно 20 Х.лавливаются в каплеуловителе и возвра- впп щаются нв тарелку. Отношение сопротивления слоя жидкости на тарелке к сопротивлению сухой тарелки увеличивают (М в несколько раз при увеличении скорости 25 газа не более, чем на 1 м/с. Процесс осуществляется вплоть до прямоточного движения газа в жидкости.Отношение сопротивления слоя жидкости на тарелке к сопротивлению сухой та риски. ЪИ - при сксрссти газа саышаЬ" срначала захлебывания колонны к этому1 же отношению в волновом режиме составляет 1,Ь;1 - 3:1.Отношение сопротивления слоя жидкости на тарелке в режиме захлебывания к этому же сопротивлению в волновом режиме составляет 2:1-7:1.Рабочая скОрость газа в аппарате 40 выше критической (начиная от скорости начала захлебывания колонны и кончая бо скоростью прямоточного движения газа и жидкости) в пределах 6 - 10 м/с.Скорость начала захлебывания колонны 4 определяется следующим образом.Ъ =717 (%, 1-01 Р -01 Ъ; Н, -0,20; 1. - 0,15,. з 1 Ра рг апс Асгде Фк скорость начала псевдо- ,Крожижения орошаемой на "садки которая определяется 55по уравнениюдш - диаметр шаровой насади м;- плотность газа, шара кгй 4Г - живое сечение тарелки всв Яколонне,м- статическая высота насадстки, м- плотность орошения тарелки, м/м ч;порозность неподвижной,сухой шаровой насадкиУо:04Конечная скорость захлебывания (нало прямоточного движения) жидкостигаза определяется, м/сЙ о = 0,8-1,2,П р и м е р 1. Очистка отходящихзов теплоэлектростанций от сернокистного ангидрида,Гвз, поступающий в тарельчатый апрат с одной тарелкой и слоем "чодвижй насадки, содержит 0,.1-9,5 50,Температура газа, поступающего вврат 100-200 С,Абсорбентом служйт водная суспеня известняка СаСО или магнезита0 + Н 20). Однотарельчатая колоннакаплеуловителем противоточная (снипоступает-газ, сверху - суспензияагнезита в замкнутом цикле для повторго использования). При достижении-Ж суспензии 1:10-1,5:10 суспензияет на выделение твердого (фильтрация),кость,возвращается на абсорбцию.корость газа . в колонне (от началаахлебывания колонны до начала прямочного движения газа и жидкости)-9 м/с, Высота слоя жидкости на тае при работе 180-250 мм. При этомыделение твердого составит80 - 85% (для известняка),90 - 96 % (для магнезита),то время как по известному способу раты тарельчатой колонны с шаровой наадкой50 - 60% (для известняка),80 - 35 (для магнезитаП р и м е р 2, Отходящие газыеплоэлектростанций нужноочистить отпыли и 50 одновременно в одном тарельчатом аппарате с подвижным слоемнасадки.Газ, поступающий в тарельчатую колонну, помимо 50содержит 2-10 - ,5пыли.Условия осуществления способа те же,что и в примере 1.Эффективность улавливания пыли составляет 98-99% вместо 85-92% приобычном способе,7352 5При очистке газов от тонкодисперсной пыли высота слоя жидкости на тарелке 300-500 мм, скорость газа в аппарате 8 =10 м/с.При увеличении скорости газа вьпце4 критической (начала захлебывания колон- ны) начинает накапливаться жидкость на тарелке. Часть ее выносится из колонны в каплеуловитель, Этот процесс длится 1-2 мин. После того, как слой жидкости 10 на тарелке достигнет 100-200 мм и масса жидкости превысит силу трения газа о жидкость, последняя начинает проваливаться через тарелку. Устанавливается стационарный устойчивый режим . работы колонны при скоростях газа, превышающих скорость начала захлебывания колонны, отличающийся скачкообразным повышением эффективности тепломассообмена я пылеулавливания. Исте чение жидкости вниз через тарелку осуществляется за счет пульсации давления газа в колонне, Жидкость, выносимая из колонны, улавливается в каплеулавливателе и возвращается на тарелку, ЙСкачкообразное увеличение сгноя жидкости на тарелке и его сопротивления приводят к скачкообразному увеличению межфазной поверхности, турбулизации газожидкостного потока, что обеспечи- ЗО веет скачкообразное ускорение процесса тепло - массообмена и увеличение пыле- улавливания в аппарате.Скачкообразно растет отношение сопротивления слоя жидкости на решетке 35 к сопротивлению сухой решетки. Аппарат в диапазоне скоростей газа от начала захлебывания колонны до увеличения скорости на 0,5 - 0,6 м/с работает устойчиво при наличии эффективного жалюзийного или другого брызгоуловителя. 84 6Предлагаемый способ скачкообразного новыщения эффективности тепло- массообмена пылеулавливани я позволит уменьшить капитальные затраты на процесс тепло- массеобмена за счет сокращения числа ступеней и числа аппаратов процесса, а тактике позволит осуществить совместную очистку от газа и тонкодис-персной пыли в одном аппарате. Формула изобретения Способ тепло- массообмена путемпротивоточного контактирования жидкости и газа в массообменной колонне сконтактными тарелками, удерживания слояжидкости на каждой тарелке и барботирования газа через этот слой, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюскачкообразного увеличения эффективностипроцессов за счет проведения в режимеот начала захлебывании колонны до начала прямоточного движения газа и жидкости, отношение сопротивления слояжипкости на тарелке в режиме захлебывания к сопротивлению слояжидкости в режиме, предшествую 1 цем захлебыванию, составляет 2; 1-7: 1и отношение сопротивленияжидкости,удерживаемой на тарелке, к сопротивлению сухой тарелки в режиме захлебывания колонны составляет 1,5-1 - 3:1при скорости газа 6 - 10 м/сек.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Дытнерский Ю, И., Авторефератдокторской диссертации. МХТИим. Д. И. Менделеева, М., 1963.2, Кафаров В, В. Основы массопередачи. изд. М., "Высшая школа, 1972,с. 377 (прототип).