Аппарат для проведения тепломассообменных процессов

(19) 011 1)4 В 01 Э 3/26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) 1, АП ТЕПЛОМАССООБМЕ теме газ в ;жи режиме, включа линдрический к ПАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯННЫХ ПРОЦЕССОВ, в сисдкость в прямоточномющий вертикальный циорпус, тарелку, в центГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССРВ 210085, кл. В 01 Р 3/32, 1966.Авторское свидетельство СССР9 413954, кл. В 01 П 3/32, 1972,ре которой установлен контактнйй патрубок, конусный отражатель с лопатками, расположенный на верхнем торцеконтактного патрубка, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния эффективности тепломассообменаза счет расширения диапазона рабочих скоростей по газу и уменьшениябрызгоуноса, лопатки отражателя выступают за контактный патрубок нарасстояние 0,25-0,4 диаметра его,при этом каждая лопатка заходит на1/3 последующей при высоте лопаток0,2-0,3 высоты патрубка.2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а - Ию щ и й с я тем, что тарелка снаб-.жена изогнутыми переточными трубами,верхние концы которых расположены науровне нижнего торца патрубка, 839094Изобретение относится к полымс кор ос т ным пр ям ото чным т епломасс ообменным аппаратам для проведения процессов абсорбции, хемосорбции, ректификации, увлажнения и пылеулавливания.Известно контактное устройстводля межфазового контактирования, содержащее тарелку с паровыми патрубками и контактные трубки, установлен Оные с зазором над паровыми патрубками, расположенные над контактнымитрубками отражатели в виде усеченных конусов с размещенной внутри нихвинтовой лопастью. 15Известен аппарат для проведениятепломассообменных процессов в системе газ - жидкость в прямоточном режиме, включающий вертикальный корпус,тарелку, в центре которой установлен 20контактный патрубок, конусный отражатель с лопатками, расположенный наверхнем торце контактного патрубка.Известные аппараты имеют низкуюэффективность тепломассообмена, большой брыэгоунос и узкий диапазон рабочих скоростей по газу, из-за невоз-,можности обеспечить хорошее разделение газо-жидкостного потока в сепарационной зоне.ЗОЦель изобретения - повышение .эффективности тепломассообмена.Цель достигается за счет расширения диапазона рабочих скоростей погазу и уменьшения брызгоуноса, .при35этом лопатки отражателя выступаютза контактный патрубок на расстояние0,25-0,4 диаметра его, каждая лопатка заходит на. 1/3 последующей привысоте лопаток 0 2-0 3 высоты патрубЭ Э40ка,Целесообразно тарелку снабжать изогнутыми переточными трубами, верхние концы которыхрасположены на уров- уровне нижнего торца патрубка.На фиг. 1 показан аппарат для проведения тепломассообменных процессов; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1Аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1, тарелку 2 в центре которой установлен контактный патрубок 3. Тарелка 2 снабжена изогнутыми переточными трубами 4, верхние концы которых расположены на уровне нижнего торца патрубка 3. На верхнем торце контактного патрубка 3 расположен конусный отражатель 5 с шестью криволинейными лопатками 6. Тарелка 2 делит пространство внутри корпуса на нижнюю камеру 7 и кольце-, вую камеру 8. Нижняя камера имеет / штуцер 9 для подвода газа и штуцер 10 для отвода жидкости. Кольцевая камера имеет штуцер 11 для ввода свежей жидкости, штуцер 12 для отвода избытка жидкости и штуцер 13 для отвода газа.Аппарат работает следующим образом.Газ поступает через штуцер 9, расположенный в цилиндрическом корпусе 1, в нижнюю камеру 7 и проходит в контактный патрубок 3. Жидкость поступает через штуцер 11 по переточным трубам 4, которые закреплены в тарелке 2 под нижний обрез контактного патрубка 3 и инжектируется потоком газаимеющего скорость в зоне контакта до 30 м/с. В контактном патрубке образуетсягазо-жидкостной слой, представляющийсобой подвижную газо-жидкостнуюэмульсиюили пену. Газо-жидкостныйслой поднимается вверх и с большойскоростью проходит между криволинейными лопатками 6 центробежного каплеотделителя конусного отражателя 5,закручивается и отбрасывается к внут-ренней стенке корпуса.За счет центробежного эффектазакрученная жидкость сепарируется,стекает.по внутренней стенке корпусаи собирается в нижней части кольцевойкамеры 8, откуда ее избыток сливается через штуцер 12, а остальная частьподается на орошение по переточнымтрубам, а газ через штуцер 13 выходит из аппарата, Часть жидкости,попадающей в нижнюю камеру, выводится через штуцер 10,Зона межфазного контактированияв тепломассообменном аппарате представляет собой полый цилиндр, в верх.ней части которого расположен конус.ный отражатель, обеспечивающий полное отделение жидкости от газа и ра-.боту аппарата без брызгоуноса прискоростях газа до 30 м/с, что позволяет интенсифицировать тепломассообмен, расширить диапазон рабочих скоростей и проводить процесс тепломассообмена в высокоскоростном режиме,который характеризуется высокой степенью трубулизации газо-жидкостногопотока и малым временем обновленияповерхности контакта фазВнутрен 839094няя циркуляции жидкости позволяетэксплуатировать аппарат без рециркуляционного насоса и с малым расходомсвежей жидкости на подпитку, что является преимуществом при работе с 5а,грессивными и корродирующими жидкостями,Такая конструкция аппарата позволяет использовать его при работе сзагрязненными газами и жидкостями из 10которых возможно выпадение осадка.Проведенные исследования по гидродинамике и массообмену показали,что высокая эффективность массообмена достигается при условии получения в контактном патрубке высокотурбулизированного газо-жидкостного слояпри скоростях газа свыше 15 м/с. Работа аппарата в таком режиме возмож"на лишь при наличии конусного отражателя (центробежного каплеотделителя) с определенными соотношениямиего параметров - 6 криволинейных лопаток, закрепленных на верхнем торце;контактного патрубка и выступающих 25за него на расстояние равное 0,25-0,4диаметра контактного патрубка, причем каждая из лопаток заходит на 1/3последущцей при высоте лопаток равной 902-903 высоты патрубка. ЗОИсследования были проведены на аппарате с диаметром корпуса Д=800 мм, диаметром контактного патрубка Й= = 250 мм, высотой контактного патрубка Н = 1000 мм, высотой лопаток Ь =35100, 200, 300, 400 мм и расстоянием, на которое выступают лопатки от диаметра контактного патрубка= = 50,75 р 100, 150 мм.При выходе за пределы указанных соотношений изменяется плотность орошения в контактном патрубке, которая ,является функцией геометрических характеристик аппарата, что приводит 45 к изменению, структуры газо-жидкостно. го слоя, и, вследствии этого, ухудшению эффективности массообмена. При уменьшении высоты криволинейных лопаток уменьшается сечение для прохода газожидкостного потока, увеличивается давление внутри контактного патрубка (Р ), которое препятствует вытеканию жидкости из переточных труб, вследствии чего уменьшается количество жидкости (Ь) в.контактном парубке, структура газо-жидкостно.го -слоя изменяется от пенной к ка.пельной и коэффициент массопередачи (К,) уменьшаются (табл. 1).В таблице 1 показано, что критическое значение отношения высот лопаток к высоте контактного патрубка Ь/Н равно 0,2, так как при данной величине происходит резкое падение плотности орошения и коэффициента массопередачи.Верхний предел этого соотношения (Ь/Н) равный 0,3 определяется величиной относительного уноса жидкости (в процентах от количества жидкости, проходящей через контактный патрубок), который свыше 107 считается недопустимым, так как уменьшает эффективность массообмена (табл. 1).Проведенные исследования по изучению влияния длины лопаток и узла закрутки на условия сепарации жидкости показали, что если лопатки заходят одна за другую на расстояние, меньше 1/3 длины лопатки, то газо-жидкостный поток недостаточносильно закручивается, что приводит к уносу жидкости, превышающему 107Величина заходалопатки на другую Унос, 7.1,2 1,21,3, 101,4 15Нижний предел отношения на которое выступают лопатки за патрубок к диаметру патрубка (В/й), равный 0,25, объясняется тем, что при 1 Я ниже 0,25 сечение для прохода жидкости становится небольшим, вследствие чего давление и плотность орошения становятся критическими, структура газо-жидкостного слоя"меняется и коэффициенты массопередачи становятся низкими (45000), а сопротивление су-, хого аппарата возрастает до 200 мм вод.ст. Работа аппарата в таких условиях является неэффективной.Верхний предел данного отношения ЛЙ), равный 0,4, обусловлен тем, что при выходе за него скорость газа в кольцевом сечении между диаметром корпуса и диаметром центробежного каплеотделителя (У З становится больше 3,0 м/ч, что приводит к уносу жидкости свыше 10 Е (табл. 2).Изменение перечисленных параметров, а также формы и количества лопаток приводило к изменению структу- ры газо-жидкостного слоя и резкому снижению эффективности массообмена.20 1, мф/м ч К, 1/4 20 Унос жидкости из аппарата839094 оставитель Г. Урусоваехред В.Кадар орректор Е, Сирохман дактор Л. Письман ПодписноеССР аказ 6590/5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,дк а Тираж 663 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушская