Аппарат с насадкой

Союз Советски кСоцквлистмческикРеспублнк ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Опубликовано 30.12.80. Бюллетень48 яо делам изобретений н открытий(53) УД К 66,074. .513 (088;8) Дата опубликования описания 30. 12.80 О. С. Бапвбеков, В. Ф, Петин, С, С. Серманизов, Д. Сабырханов и Э. Я. Тарвт(72) Авторы изобретения Казахский химико-технологический институти Ленинградский институт им, Ленсовета(54) АППАРАТ С НАСАДКОЙ 1Изобретение относится к мвссообмен- ным и "мокрым" газоочистным аппаратам, а более конкретно- к аппаратам с подвижной (взвешенной, псевцоожиженной, . турбулентной, колеблющейся, цвижущейся и пр.) насадкой, находящим применение цля осуществления процессов абсорбции и пылеулавливания в химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической, пищевой, металлургической, горно-добывающей, целлюлозно.бумажной и другихзо отраслях промышленности.Известен мвссообменный аппарат со взвешенной орошаемой насацкой, включающий вертикальный корпус с насадкой15 из легких тел, расположенных нац опорной решеткой и взвешиваемых под действием газового потока, движущегося вверх, и жидкости, подаваемой установленным над ограничительной решеткой оросителем 11.В них достигается высокая эффективность процессов массообмена и пылеулавливания благодаря беспорядочному движе 1нию элементов насадки, способствующему турбулизации газожицкостного потока, тем самым развитию поверхности контакта фвз, При этом достигаются высокие скорости газа и жидкости. Турбулизованное движение элементов насадки способствует свмоочищаемости нвсацки и внутренних поверхностей аппарата и делаетаппарат пригодным для обработки газови жидкостей при наличии твердых примесей и осадков. Однако в аппаратах со взвешенной .насадкой вследствие беспорядочного движения насадки возможны прорывы, про"коки газов и жидкостей особенно при больших поперечных сечениях, а также значительное продольное перемешивание жидкости. Все эти факторы препятствуют повышению эффективности проводимых процессов. Кроме того, они имеют высокое гидравлическое сопротивление, твк как энергия газового потока затрачивается частично на бесполезный подъем насадки,3 79Известен массообменный аппарат с насадкой из полых тел, шаров и перфорированных конусов, закрепленных жестко или свободно на вертикальных или горизонтальных жестких стеркиях, В них несколько снижены прорывы газов, но вследствие жесткости стержней и ограниченности движения элементов насадки не достигается турбулизация газожидкостного потока, Кроме того, они подвержены забиванию твердыми примесями 21.Известен массообменный аппарат, вклю. чающий корпус, между стенками или решетками которого натянуты гибкие струны со свободно насаженными телами, совершающими под действием газожидкостного потока продольные и поперечные колебания 3В данном техническом решении обеспечиваются высокие скорости газа и жидкости и низкое продольное перемешивание жидкости по сравнению с аппаратами со взвешеной орошаемой насадкой.Недостатком этого объекта являетсято, что жесткое крепление концов струнмежду стенками и решетками ограничивает их поперечные колебания, тем самымпрепятствует дальнейшей турбулизапиигазокидкостного слоя. Турбулизапия слоядостигается в середине струп, где наблюдаются наибольшие амплитуды колебания.Практические отсутствует вибрапия слояв вертикальном направлении, Кроме того,наличие решеток приводит к повышениюгидравли еского сопротивления и увеличению брызгоуноса из верхней решетки, чтопрепятствует повышению скорости газа.Нижняя решетка и низ колонны подвержены отложению осадка, так как в эти зоны аппарата поступают наиболее запыленный газ и загрязненная жидкость. К недостаткам этого аппарата можно отнестинеравномерное распределение жидкости попоперечному сечению, а также сложностьизготовления, заключающаяся в двухстороннем креплении струн к решеткам, чтозатрудняет также отдельный монтаж тарелок. Крепление струн с насадкой к решеткам необходимо проводить внутри аппарата, что очень сложно,Целью изобретения являются интенсификадия процесса, сиикение энергетических затрат, трудоемкости изготовленияи предотвращение забиваемости твердыми примесями,Для достижения этой цели в аппаратеимеющем вертикальный корпус гибкиеструны закреплены консольно с двух стороч опорной решетки, При последнем варианте технического решения отпадаетнеобходимость в опорно-крепежной решетке,Опорная решетка снабжена упругимэлементом, прикрепленным к струнам,сферическим шарниром, в котором закреплены насадочные тела.Насадочные тела могут быть расположены с обеих сторон струн эксцентрично, выполнены в виде дисков, нанизанных на струны под углом к их оси. Насадочные тела выполнены из упругого материала.Свободные (незакрепленные) кондыструн расположены под штуцером длявхода орошаемой жидкости, а при осуществлении продессов очистки газов от твердых примесей напротив штуцера для входа запыленного газа. Аппарат снабженограничительной решеткой с диаметромотверстий, большим диаметра насадочного тела.На фиг. 1 показан общий вид колонного аппарата в разрезе, где показано крепд 5 ление гибких струн к опорно-крепежнойрешетке; на фиг, 2 - часть рабочей зоныколонны с изображением крепления струнк ее корпусу; фиг. 3 - вариант крепления струны к опорно-крепежной решеткечерез упругие элементы; на фиг, 4 - вариант крепления струн к опорно-крепежной решетке через сферический шарнир;на фиг. 5 - то же к корпусу; фиг, 6вариант эксцентричного крепления насадочцых тел; фиг, 7 - вариант креплениянасадочных тел наклонно к оси струн;фиг. 8 - вариант установки ограничительных решеток для вертикальных струн;на фиг. 9 - то же для горизонтальных4 Яструн.Массообменный аппарат имеет вертикальный корпус 1, штуцера для входа 2и выхода 3 газа, для слива 4 отработанного абсорбента или шлама, штуцер 545для орошаемой жидкости, опорно-крепежную решетку 6, гибкие струны 7, выполненные, например, из пластмассовыхпрутков диаметром 4-10 мм, пластмассовых или резиновых армированных тру 50бок и т. д, На струны нанизываются насадочные тела 8 на расстоянии друг отдруга, превышающем их диаметр или ширину. Расположение струн и насадочных телблизко друг к другу приведет к повыше 55нию жесткости струн и уменьшению пространства для колебания, а также повышению гидравлического сопротивления,При больших расстояниях насадочных тели струн друг от друга возможны проскокис насацочными телами относительно первоначальной оси. Вращательное движениеструн с насадкой появляется и при шарнирном креплении струн к опорно-крепежной решетке и корпусу аппарата,При эксцентричном креплении насвцочных тел к вертикальной струне зв счетих неустойчивости первоначального положения, неравномерности подъемных сил,действующих на несбалансированныеучастки тела, и разност веса жидкости,удерживаемой на разных участках телапоявляется интенсивное колебание тел относительно точки крепления, что привецет к волнообразному колебанию струны по всей ее высоте,Наклонное крепление цисков ( пластин)к горизонтальной струне способствуетувеличению подъемной силы, т, е. к росту амплитуцы колебательного движения,которая тем больше, чем меньше угол,Однако при малых значениях уменьшается частота колебания.При работе мвссообменного аппаратас колеблющей нвсвдкой возможно сплетение и завязывание струн. Это нежелательное явление присуще только длинным струнам (более 1,5-2,0 м в зависимости отих жесткости) этого фактора можно избежать установкой ограничительных решеток 11,Предложенные технические решенияпозволяют:- интенсифицировать процесс благодаря увеличению турбулизацни газожидкостного слоя и скорости газового потока;- снизить гидравлическое сопротивление, уменьшить трудоемкость изготовления и предотвратить возможность отложения осадков, так как по данному варианту отпадает необходимость в установкепо крайней мере двух решеток, легкозвбиваемых отложениями твердых примесейи именующих дополнительные сопротивления,а также в креплении к ним струн по сравнению с известными, решением;- уменьшить энергию, затрачиваемуюна равномерное распределение жидкостипо сечению колонны, благодаря перераспределению жидкости свободными концамиколеблющейся насадки. Обычно цля распыления жидкости применяются форсунки,работающие поц избыточным давлениемжидкости, 0,25 - 0,3 мПа. В этом случае расход энергии составляет до 1 квт,ч,нв 1 т рвспыливвемой жидкости, В предлагаемом аппарате можно применить низконвпорные ( 0,001 - 0,002 мПв) брыэгалки с диаметром отверстий или щири 5 791401газа и жицкости. Проведенные испытанияпоказали, что наиболее оптимальное расстояние между нвсацочными телами в продольном сечении должно составлять 4 -5 диаметра или ширины нвсацочного тела,а между струнами 2 - 3 диаметра илиширины насадочного тела. Насадочные тела могут иметь различные формы и изготовлены из любых материалов, прецпочтительно из упругих материалов, например д 0из резины. При этом обеспечивается простое и надежное соединение: струна-насадочные тела за счет их упругости, чтопозволяет исключить различные крепежныефиксаторы. Гибкие струны могут быть из Зготовлены совместно с нвсацочными телами, например формованием резиновых смесей. Струны с опорно-крепежной решеткойили корпусом аппарата соединяются припомощи упругих элементов 9, напримерпружинами, и сферических шарниров 10,Насадочные тела нв струне могут крепиться соосно, но предпочтительно-эксцентрично. Тела в виде пластины или цисков кгоризонтальной струне лучше крепить наклонно под углом 30-50. Ограничительные решетки необходимо изготовлять ввиде крупноячеистых сеток, желательноиз прутков диаметром 3-10 мм со свободным сечением 80-95%.30Массообменный аппарат с колеблющейся насадкой работает следующим образом,Под действием напора газового потокапоступающего снизу, происходит колебательное движение гибких струн с насадкой ЙЭ 5относительного своего первоначальногоположения, Причем амплитуды колебаниязначительны в свободных (незакрепленных)концах струн, Жидкость поступает сверхув штуцер 5 орошаемой жидкости. Хорошее распределение и дробление пленок иструй жидкости наблюдается при установке непосредственно под оросителем свобоцных концов струн, имеющих значительные колебания, В слое насадки под действием колебаний насадочных тел происходит интенсивная турбулизация гвзожидкостного потока. Кроме того, поперечныеколебания нвсадочных тел способствуютувеличению поперечного перемешивания0газожидкостного потока и сепарациибрызг, тем самым достигается возможность увеличения скорости газа,При соецинении струн с опорно-крепежной решеткой при помощи упругихэлементов (пружин) 9 под действием гвзожидкостного потока появляются пульсации насадки в вертикальном направлении, в также круговое движение струны1. Аппарат с насадкой для процессовмассообмена в системе газ(пар)- жидкость и пылеулавливания, включающийвертикальный корпус с входными и выходными штуцерами для газа и жидкости, насадочные тела, нанизанные на гибкиеструны, опорные решетки, о т л и ч а ащ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса, снижения энергетическихзатрат, трудоемкости изготовления и предотвращения забиваемости твердыми примесями, гибкие струны закреплены консольно с двух сторон опорной решетки.2. Аппарат по и, 1, отличающ и й с я тем, что струны закрепленына внутренней поверхности корпуса аппаратаЗ.Аппарат поп. 1, отли чающ и й с я тем, что опорная решеткаснабжена упругим элементом, прикрепленным к струнам,4.Аппаратпоп, 1, отличающ и й с я тем, что опорная решеткаснабжена сферическим шарниром, в которомзакреплены насацочные тела,5. Аппарат цо пп. 1 - 4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что насацочные 7 79 ной щели 5-20 мм, т, е. в этом варианте расход энергии на распыление жидкости сокращается в 15-20 раз. формула изобретения 1401 8тела расположены с обеих сторон струнэксцентрично,6. Аппарат по пп, 1-4, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что насадочные телавыполнены в виде дисков и нанизаны наструны под углом к их оси,7. Аппарат по п,п. 1, 5, 6, о т л ич а ю щ и й с я тем, что насадочныетела выполнены из упругого материала.10 8,Аппарат попп. 17, отлич а ю щ и й с я тем, что свободныеконцы струн расположены под штуцеромдля входа орошаемой жидкости,9. Аппарат по пп. 1 - 8, о т л ич а ю щ и й с я тем, что свободныеконцы струн расположены напротив штупера для входа запыленного газа,10. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью предотвращения переплетения концов струн, онснабжен ограничительной решеткой с диаметром отверстий, большим диаметранасадочного тела.Источники информации,д принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3122594,кл, 202-153, 1968,2. Патент фРГ М 822085,кл. Н 12 е, 301, 1950,3. Тарат Э. Я. и Балабеков О. Г.Интенсивные колонные аппараты дляобработки газов жидкостями. ЛИзде-воЛенинградского университета, 1976,с, 173-174, рис. Ш.791401 фиг. Ю.Макаренко каз 9168/7 Тираж 8 ВН И И ПИ Госуда рствен по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р09 Подписное ого комитета СССР ий и открытий аушская набд. 4/