Контактное устройство

Союз Советсннк Социалистнческик Реслублик(51)М. Кл.зВ 01 О 3/30 В 01 О 3/32 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 66.048.375(088.8) Опубликовано 2 Ю 9.80, Бюллетень Йо Дата опубликования описания 2309.80(71) 3 ) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по подготовке к транспортировке и переработке природного газа(54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО 30 Изобретение касается устройствдля контактирования газа (пара) ижидкости вмассо-теплообменных аппаратах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности,Известна тарелка с центробежнымиразбрызгивающими устройствами, содер.жащая основание с установленнымиконтактными элементами, выполненнымив виде набранных в пакет конусов 1.10Недостатком этой тарелки являетсянизкая эффективность массо-теплообменапри больших нагрузках по газу и жидкости,наблюдающиеся при этом унос и явление захлебывания,а также низкая пропу 15скная способность по жидкости,Известен ротационный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с за-крепЛенными в нем неподвижными дисками, снабженными переточными пат- , 20рубками для жидкости, и вращающийсявал с закрепленными на нем раэбрыэгивателями, выполненными в видеопрокинутых полых усеченных конусовс отверстиями, расположенными рядами 2 опо образующей конусов, и турбулизирующими лопастями (2,Недостатком устройства являетсянеравномерное распределение контактируемых потоков по его объему и низкая эффективность обновления поверхности контакта фаз. При прохождении потока газа (пара) через зону разбрызганной жидкости он встречает сопротивление как верхнего концентрического диска, так и вращающихся турбулизирующих лопастей. Вследствие этого поток газа (пара) прижимает разбрызганную жидкость к верхнему концентрическому диску, а сам стремится пройти через турбулиэирующие лопастив области нижнего концентрического диска. Таким образом, контакт фаз происходит лишь в узкой зоне между турбулизирующими лопастями и стенками аппарата и незначительнофв облас-. ти нижнего концентрического диска.Выброшенные под действием центробежных сил иэ отверстий разбрызгивателя струи жидкости принимают форму, близкую к форме цилиндрического стержня. Силы сцепления между молекулами жидкости в этом стержне стремятся сохранить данную форму струи на всем протяжении ее полета до турбулиэирующих лопостей. Энергия восходящего газового потока недостаточна для интенсивного дробления и закручивания летящих в зоне контакта струй жидкости. Уменьшение диаметра отверстий ведет764695 3к снижению пропускной способностиайпарата по жидкости. Этими факторами обуславливается низкая эффективность обновления поверхности контакта фаз.К недостаткам известного устройства относятся также низкая производительность и неравномерность распределения жидкости по всей высотеразбрызгивающего устройства. Увеличение нагрузок по жидкости приводитк ее накапливанию при интенсивном Овращении разбрызгивающего устройствав области большого основания опрокинутого усеченного конуса, где окружная скорость его наибольшая, чтозатрудняет поступление проконтактирбвавшей на вышерасположенной ступени жидкости в полость нижерасположенного разбрызгивающего устройства.Увеличение скорости движения газового (парового) потока в областиконтакта фаз между турбулизирующимилопастями и стенками аппарата приводит к уносу.Целью изобретения является расширение диапазона устойчивой работыи увеличение пропускной способности 25по жидкости.Это достигается тем, что в известном устройстве полые усеченные конуса снабжены установленным на верхнембольшем основании полым усеченнымперфорированным конусом и установленной на нижнем малом основании гаэораспределительной камерой, с тангенциально-направленными соплами,развернутыми по спирали вверх,подуглом, равным 1 - 45 , к,плоскостивращения центробежного разбрызгивающего устройства, а патрубки для газа расположены на периферии гаэораспределительной камеры,Целесообразно гаэораспределительную камеру слабжать клапаном; выполненным в виде опрокинутого усеченного конуса и установленным с .возможностью свободного перемещенияпб оси вращения разбрыэгивающих 45устройств, перетоки для жидкости располагать под диском и выполнять ввиде камеры, в Форме полого опрокинутого усеченного конуса и цилиндри"ческого-стакана, соединенного с малым основанием камерой, каждое разбрыэгивающее устройство снабжать концентрично установленными внутри козырьками, выполненными перфорированными у поверхности конуса, а цилиндрический стакан с сужением в нижнейчасТи выполнять с расположенными по,спирали щелямиотверстия центробежных разбрыэгивающих устройств располагать рядамипо линиям, наклонным к образующей 60- "конусов, и конуса выполнять с прорезями, примыкающими к отверстиямраэбрыэгивающих устройств,На фиг, 1 изображен аппарат, вкотором установлено контактное устэойство, продольный разрез ф на фиг. 2показан узел на фиг.1. Контактное устройство состоит иэ закрепленного в цилиндрическом корпусе 1 основания тарелки в виде диска 2, камеры 3, выполненной в виде опрокинутого полого усеченного конуса и соединенной малым основанием с цилиндрическим сливным стаканом 4, имеющем в нижней части сужение 5, с расположенными по спирали щелями 6. На боковой поверхности камеры 3 установЛеиы патрубки 7 для газа, заканчивающиеся коллектором 8, свободное сечение которого перекрывается свободно перемещающимся по оси 9 клапаном 10, выполненным в виде опрокинутого конуса и находящимся в гаэораспределительной камере 12, переходящей в тангенциально-направленные сопла 12, развернутые по спирали вверх под углом,оменьшим 45 , к плоскости вращения разбрызгивающего устройства. На неподвижной оси 9 установлено вращающееся от энергии газового (парового) потока в опорах 13 центробежное разбрызгивающее устройство, выполненное в виде полых усеченных конусов 14 и 15, соединенных между собой большими основаниями. Конуса 14 и 15 перфорированы отверстиями 16, расположенными рядами по линиям, наклонным к образующей конуеов, и снабжены прорезями 17 вдоль этих линий. Малое основание опрохинутого полого усеченного конуса 14 соединено с гаэораспределительной камерой 11, выполненной в ви - де полого усеченного конуса, Усеченный конус 14 секционирован по высоте концентрично установленными козырьками 18, перфорированными у поверхности конуса 14, Нижняя часть неподвижной оси 9 закреплена на основании тарелки гайками 19. Щель между коллектором 8 и среднейчастью оси 9 уплотняется с помощьюнакидной гайки 20 и втулки 21 коллектора 8,При" установке на одной контактнойступени нескольких предлагаемых центробежных разбрызгивающих устройств каждое из них изолируется отражающимисечатыми перегородками 22, установленными в зоне контакта фаз.Конгактное устройство работаетследующим образом,Газ (пар) подают с низа колонны,который проходит через патрубки 7,коллектор 8, газораспределительнуюкамеру 11 в тангенциально-направленные сопла 12. Клапан 10 в зависимости от расхода подаваемого газа (ара)приподнимается на оси 9 на ту илииную высоту, регулируя и направляяпоток газа (пара) в тангенциальнонаправленные сопла 12. Таким образомобеспечивается оптимальный режим ра.боты центробежного разбрызгивающегоустройства. Под действием реактивной силы газовых (паровых) струй, выходящих из тангенциально-напранленных сопл 12, приходит во вращение газо- распределительная камера 11 с закрепленным на ней центробежным разбрызгивающим устройством. В силу того, что тангенциально-направленные сопла 12 развернуты по спирали вверх под углом, меньшим 45 , к плоскости вращеения центробежного разбрызгивающего устройства, газ (пар) направляется непосредственно в зону разбрызгиваемых струй жидкости, участвуя в двух движениях: закручивается в плоскости, перпендикулярной оси вращения центробежного разбрызгивающего устройства, 15 и движется вверх по аппарату, образуя высокотурбулентный закрученный газовый (паровой) поток в зоне контакта его с жидкой фазой.Жидкость подают сверху и она, двигаясь противотоком газу (пару), проходит все ступени контакта. С каждой вышерасноложенной ступени контакта жидкость по камере 3, цилиндрическому стакану 4, через сужение 5 и спи рально-расположенные щелевые отверстия 6 поступает на нижерасположенную ступень в полость перфорированного центробежного разбрызгивающего устройства, равномерно распределяясь по всей его высоте. Под действием центробежной силы жидкость выбирается из отверстий 16 с прорезями 17, разбрызгиваясь в турбулизованном и закрученном тангенциально-направленными соплами 12 газовым (паровым) потоке. Концентрично установленные в опрокинутом полом усеченном конусе 14 перфорированные козырьки 18 разделяют центробежное раэбрыэгивающее устройство по высоте на несколько 40 секций, каждая иэ которых выполняет роль обособленного усеченного перфорированного конуса, принуждая тем самым жидкость равномерно диспергироваться из каждой отсеченной секции.Таким образом, в контактную зону жидкость разбрыэгивается равномерно по всей высоте центробежного разбрызгивающего устройства.Струи жидкости, разбрызганные из перфораций центробежного разбрызгивающего устройства, имеют основной стержень, близкий по форме к цилиндрическому. Наличие у перфораций прорезей 17 приводит к распределнию вокруг основного стержня пленок жидкости,Встречая сопротивление таких струй жидкость газ (пар), двигаясь в контактной зоне по восходящей спирали,стремится разрушить и закрутить каждую иэ них. Сил поверхностного натяжения Щ у пленок недостаточно для сохранения их формы неизменной в турбулиэованном и закрученном газоном (паровом) потоке. С другой стороны силы сцепления между молекулами жидкости в пленке 65 и основном стержне сдерживают отрыв пленки от стержня. При разрыве данных сил пленка увлекает с собой часть жидкости из основного стержня. Таким образоМ, происходит интенсивное обновление поверхности контакта фаэ, что приводит к значительной интенсивности процесса массо-теплообмена.Перфорированный полый усеченный конус 15 расширяет зону контакта фаз, предотвращает перелив и выплескивание жидкости под действием центробежных сил и исключает унос жидкости из полости центробежного разбрызгивающего устройства.Диспергированная в зону контакта фаэ жидкость стекает по стенкам аппарата на диск 2 основаниятарелки, откуда по собирающей камере 3 и цилиндрическому сливному стакану 4 ниспадает в полость нижерасположенного центробежного разбрызгивающего уст ройства, Такая конструкция сливного устройства способствует быстрому сливу проконтактированшей жидкости без брызгоуноса в полость нижерасположенного разбрызгивателя и позволит проводить процесс массо-теплообмена в широких диапазонах нагрузок аппарата по жидкости и газу (пару).Формула изобретения1. Контактное устройство для вихревых ротационных аппаратов, содержащее неподвижный диск, снабженныйвращающимися центробежными раэбрызгивающими устройствами, выполненнымив виде расположенных большом основании вверх полых усеченных конусовс отверстиями, перетоки для жидкостии патрубки для газа, о. т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона устойчивой работыи увеличения пропускной способностипо жидкости, полые усеченные конусаснабжены установленным на верхнембольшем .основании полым усеченнымперфорированным конусом и установленной на нижнем малом основании газораспределительной камерой, с тангенциально-направленными соплами,развернутыми по спирали вверх подуглом равным 1 - 45 О, к плоскостивращения центробежного разбрызгивающего устройства, а патрубки для газарасположены на периферии газораспределительной камеры,2. Устройство по п. 1, б т л и -ч а ю щ е е с я тем, что газораспределительная камера снабжена клапаном, выполненным в виде опрокинутогоусеченного конуса и установленнымс воэможностью свободного перемещения по оси вращения разбрыэгивающихустройств.3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что перетоки,для жидкости расположены под дискомы выполнены в виде камеры в формеполого опрокинутого усеченного конуса и цилиндрического стакана, соединенного с малым основанием камеры.4. Устройство по и. 1, о.т л и ч а ю ц ее с я тем, что каждое раэбрызгиваюцее устройство снабжено концентрично установленными внутри5 козырьками, выполненными перфорированными у поверхности конуса, а цилиндрический стакан имеет в нижней части сужение и выполненс расположенными по спирали целями.105. Устройство по пп. 1,4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что отверстия центробежных разбрыэгиваюцихустройств расположены рядами по линиям, наклонным к обраэукнцей конусов,и конуса выполнены с прорезями, примыкаю 1 цими к отверстиям разбрцэгивающих устройств,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 497025, В 01 03/32, 1971.2, Авторское свидетельство СССР9 298349, В 01 Р 3/30,1971.764695 г Составитель СТехред:М.РейвФ о едакто рректарО. Ковинска Голышки акаэ 6382 Подписно илнал ППП Патентф, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 Тираж 809 рственного к зобретений иЖ, Раушс ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москв