Аппарат для контактирования пара (газа) с жидкостью

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 965446(53) УД К бб, 015. .23.05 (088.8) Опубликовано 15,10.82. Бюллетень %38 Дата опубликования описания 15. 10. 82 оо делам нзобретеннй н .открытнйН. А. Войнов, В. ф, Харин, В. Н. Щербаков,(54) АППАРАТ ДЛЯ КОНТАКТИРОВАНИЯ ПАРА (ГАЗА) С ЖИДКОСТЬЮИзобретение относится к химической технологии, в частности к массообменным аппаратам для проведения тепломассообменных процессов в системе пар (газ)-жидкость.Известен массообменный аппарат для взаимодействия пара (газа) с жидкостью, состоящей из корпуса, трубных решеток с отверстиями и тарелок, снабженных контактными элементами выполненными в виде цилиндрических- патрубков, проходящих сквозь тело тарелки, и переливными патрубками, между тарелками расположены трубные . решетки, отверстия которых совпадают с осями контактных элементов 1.11. Однако данный аппарат характеризуется низкой эффективностью массо- обмена, малыми расходами жидкостной и паровой (газовой) фаз, большим уносом жидкости с нижележащей тарелки на вышележащую, трудностью центровки отверстий в трубной решетке с осями .контактных элементов и низкойтурбулизацией жидкой и паровой (газовой) фаз.Известен аппарат для контактирования пара (газа) с жидкостью, состоящей из корпуса, трубных решеток, де"лящих аппарат на секции, переливныхпатрубков и контактных трубок, проходящих через трубные решетки и оимеющих отверстия для ввода и выводажидкости 2,Такой аппарат также характеризу"ется малыми расходами жидкой и паровой (газовой) фаз, большим уносом жидкости с нижележащих тарелок на вышележащие,слабой турбулизацией фази низкой эффективностью массообмена. Целью изобретения является умень" 20шение гидравлического сопротивления,Поставленная цель достигается тем,что аппарат для контактирования пара (газа) с жидкост.ью, состоящий10 3 96из корпуса, трубных решеток, делящих аппарат на секции, переливныхпаТрубков и контактных трубок, проходящих через трубные решетки, снабжен установленными в контактных трубках втулками с плавно сужающимисяпо ходу парового (газового) потокаскругленными наружными боковыми стенками, расположенными на расстоянииот стенок контактных трубок противотверстий для вьвода жидкости, и установленными во втулках винтовыми лопастями, нижние части которых перекрывают отверстия для вывода жидкости и которые выполнены с выступамирасположенными по вертикальной осина их поверхности,Целесообразно, отношение радиусаскругления боковых стенок втулкик диаметру самого узкого сечениявыбрать В/РЪ 0,2, а выступы выполнить в форме плоского клина, направленного тупым концом по ходу парово.го (газового) потока.Наличие втулок в контактных трубках дает воэможность увеличить расходпо жидкой и паровой (газовой) фазеза счет значительных сил инжекции,возникающих при выходе парового (газового) потока из них,В этом случае расход жидкйй фазы определяется не только разностьюдавления, создаваемого столбом жид"кости в перетоке, и гидравлическогосопротивления секций, но и силами инжекции.В силу высоких значений сил инжекции исключается возможность прорыва пара (газа) через отверстия дляввода жидкости, что обуславливаетбольшие расходы паровой (газовой)фазы.Кольцевой зазор во втулках позволяет жидкости сформироваться в видекольцевой пленки и обеспечивает вводжидкости в контактные трубки по ходудвижения паро(газо)-жидкостного потока, что устраняет явление разбрызгивания жидкости в местах ее ввода изначительно снижает унос жидкости паровым (газовым) потоком. Наличие винтовых лопастей обуславливает закрученное движение паро(газо)-жидкостного потока с высокой интенсивностью турбулентности, что повышает интенсивность массообмена, а также позволяет снизить унос за счет ,центробежных сил, возникающих при 20 25 30 35 40 45 10 55 этом, которые отбрасывают жидкость, находящуюся в газовом потоке на поверхности контактных трубок.Наличие выступов плохообтекаемой формы, размещенных по оси винтовыхлопастей, позволяет удалять жидкость, попавшую на поверхность лопастей из парового (газового) потока и движущуюся в виде жидкостного жгута пооси за счет срыва ее паровым (газовым) потоком при обтекании выступов и отбрасывания к поверхности кон. тактных трубок, что уменьшает уносжидкости.Наличие отверстий с вогнутыми кромками для вывода жидкости из контактных трубок обуславливает безотры вочное течение жидкости по отверсти"ям и полное удаление жидкостнойпленки через них, что также существенно снижает унос.На Фиг. 1 изображен аппарат дляконтактирования пара (газа) с жидкостью, общий вид; на Фиг, 2 - контактная трубка аппарата; на Фиг, 3 и 4 выступ плохообтекаемой Формы.Аппарат состоит из корпуса 1в нижней части которого расположенштуцер 2 для ввода пара (газа), вверхней части аппарата имеется штуцер.3 предназначенный для выводапара (газа),и на боковой поверхностикорпуса 1 в верхней части имеетсяштуцер 4 для ввода жидкости,а в ниж"ней части штуцер 5 для вывода жидкос"ти,В корпусе 1 размещены трубные решетки 6, делящие аппарат на секции,в которых укреплены контактные трубки 7 снабженные отверстиями 8 дляввода жидкости и отверстиями 9 свогнутыми кромками со стороны течения жидкостной пленки для вывода жидкости,В контактных трубкахрасположены втулки 10, имеющие открытый кольцевой зазор 11 против отверстий 8для ввода жидкости, Во втулках 10вставлены не касаясь стенок контактных трубок 7 винтовые лопасти 12, Нижние части винтовых лопастей 12 перекрывают отверстия 9 для вывода жидкости и по оси их расположены выступы13 плохообтекаемой формы. Для пос"тупления жидкости с одной секции надругую в трубных решетках б размещены переливные патрубки 14.Винтовые лопасти 12 представляютсобой двухзаходные ленточные спира5 9654ли с шагом 50 мм, длина которых относится к длине контактных трубок 7как 1/1: 1/500, Диаметр винтовых лопастей 12 относится к диаметру контактных -: рубок 7 как 1: 1,2., 5Диаметр втулок 10 находится в соотношении к диаметру контактных элементов 7, как 7/8:7/10., Величинакольцевого зазора 11 равна 1-5 мм,Диаметр отверстия для ввода жидкости 10равен 0,5-8,0 мм;Длина втулки 10 относится к длине контактной трубки 7, как 1/5:1/1000. Отверстия для вывода жидкости 9 с вогнутыми кромками расположены на поверхности контактнь:х трубок 7в шахматном порядке, Расстояние всвету между соседними отверстиями0,1-10,0 мм.Плохообтекаемые выступы 13 имеют 2 оформу треугольного клина, отношение высоты которого к его длине составляет 1/1:1/10,0,Аппарат работает следующим образом.Жидкость вводится через штуцер 254 на трубную решетку 6 верхней сек.ции. затем проходит через отверстия8 в кольцевой зазор 11 на штуцер 2,поступает в контактные трубки 7, гдепроходит через винтовые лопасти 12втулки 10, приобретая при этом большую скорость и вращательное движение,За счет этого на выходе пара (газа)из втулок 10 около кольцевого зазора11 возникают силы инжекции, которые35совместно со столбом жидкости в переливных патрубках 14 затягивают жидкость в контактные трубки 7 и не даютпаровому (газовому) потоку прорываться через отверстия 8.4 ОПод действием быстродвижущегосязакрученного потока пара (газа), атакже вследствие кольцевых зазоров11, жидкость распределяется по стенкам контактных трубок 7 тонким сло 45ем и увлекается паром (газом) вверх.При этом происходит интенсивнаятурбулизация жидкостной .пленки ипара (газа),а также интенсивный тепломассообмен между ними, Дойдя доч50отверстии 9 жидкость, текущая постенкам контактных трубок 7, выдавливается через отверстия 9 на трубные решетки 6. Жидкость, находящая"ся в газовом потоке, вследствие отрыва и уноса капель с поверхностижидкостной пленки попадает на винтовые лопасти 12 и при помощи центро-,бежных сил отбрасывается на стенки Наличие отверстий с вогнутыми кром" ками для вывода жидкости иэ контакт" ных трубок обуславливает безотрывное течение жидкости по отверстиям и позволяет силам поверхностного натяже-. ния полностью удалять жидкостную пленку через них, а вследствие этого существенно уменьшить унос с ни"7 96жележащих ступеней аппарата на выше-лежащие.Кроме того, снижению уноса в аппарате способствует кольцевой зазорвтулок, а также применение винтовыхлопастей с расположенными по ия осивыступами плохообтекаемой формы,Кольцевбй зазор позволяет жидкости сформироваться в виде кольцевойпленки и обеспечивает ввод жидкостив контактные трубки по ходу движения паро(газо)-жидкостного потока,что устраняет явление разбрызгивания жидкости в месте ее ввода и,следовательно, снижает унос жидкости паро(газо)-жидкостным потоком.Наличие винтовых лопастей создает закрученное движение паро(газо)жидкостного потока, вследствие чеговозникают центробежные силы, сбра-сывающие жидкость, находящуюся впаровом (газовом) потоке на поверхность контактных трубок, унос приэтом снижается.Наличие выступов плохообтекаемойФормы позволяет сбрасывать жидкостьс поверхности винтовых лопастей, которая попала туда из парового(газового) потока на контактные трубки,что также уменьшает унос.Применение винтовых лопастей, кроме того, позволяет увеличить турбуляцию жидкостной пленки и парэ (газа). а вследствие этого повысить эффективность аппарата, что ведет к уменьшению числа ступеней контакта фаз,улучшению чистоты и качества продукции. уменьшению высоты аппарата и егометаллоемкости, 5446 8Формула изобретения1. Аппарат для контактирования пара (газа) с жидкостью, состоящий изкорпуса, трубных решеток, делящих аппарат на секции, переливных патрубков и контактных трубок, проходящихчерез трубные решетки и имеющих отверстия для ввода и вывода жидкости,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с10 целью уменьшения гидравлического сопротивления, он снабжен установленными в контактных трубках втулками сплавно сужающимися по ходу парового(газового) потока скругленными наруж 15 ными боковыми стенками, расположенны-ми на расстоянии от стенок контактныхтрубок против отверстий для выводажидкости, и установленными во втулках"винтовыми лопастями, нижние части ко 20 торых перекрывают отверстия для вывода жидкости и которые выполнены с выс.тупами, расположенными по вертикальной оси на их поверхности.2. Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю 25 щ и й с я тем, что отношение радиуса скругления боковых стенок втулкик диаметру самого узкого сеченияй/О равно 0,2,3. Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю 50 щ и й с я тем, что выступы выполненыв форме плоского клина, направленноготупым концом по ходу парового (газового) потока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе351. Авторское свидетельство СССРй 71822, кл, В 01 О 53/18, 1947,2. Авторское свидетельство СССРИ 65116, кл. В 01 О 47/42, 1941.965446 фиг.2 . ДуСоставитель С. Барано актор А, Гулько Техред М. Гергель 1(орректор А. Гриценко 728/4 Тираж 734 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д е еь а ВВ Ф ,гЮ филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная