Способ регулирования орошения насадочных массообменных аппаратов

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОРОШЕНИЯ НАСАДОЧНЫХ МАССООБМЕКНЫХ АППАРАТОВ , осуществляемый с помощью вргицаЮ1ДИХСЯ трубчатых распределителей жидкости, содержащих приемную камеру и трубы, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем создания цикличности и равномерности, введение жидкости в приемную камеру осуществляют по крайней мере двумя разновеликими потоками с противоположными направлениями моментов импульсов относительно оси вращения распределителя. ,fff у

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5Ц В 01 D 53/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1(21) 3508748/23-26 (22) 03.11.82 (46) 07.07.84. Бюл.9 25 (72) Л.Г.Кирный и Б.Г.Холин (71) Сумский филиал Харьковского ордена Ленина политехнического института им В.И.Ленина (53) 66.069.83(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 325027, кл. В 01 D 47/16, 1972.

2. Головачевский Ю.A. Оросители и форсунки скруберов химической промышленности. Y;., "Машиностроение", 1974, с.169-170.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 432929, кл. В 05 В 3/04, 1974. (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОРОШЕНИЯ НАСАДОЧНЫХ МАССООБМЕННЫХ AIIIIAPATOB, осуществляемый с помощью вращающихся трубчатых распределителей жидкости, содержащих приемную камеру и трубы, отличающийся .тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем создания цикличности и равномерности, введение жидкости в приемную камеру осуществляют по крайней мере двумя разновеликими потоками с противоположными направлениями моментов импульсов относительно оси вращения распределителя.

1101283

Изобретение относится к технике распределения жидкости н насадочных массообменных аппаратах и может быть использовано в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности для распределения 5 агрессивных жидкостей в аппаратах, работаюцих под вакуумом или избыточ. ным давлением.

Известен способ регулирования цикличностью и равномерностью орошения путем изменения производительности при работе реактивно-вращающегося распределителя жидкости или вращающегося оросителя с целевым отверстием истечения, направленным вниз.

При изменении нагрузки по распределяемой жидкости достигается изменение скорости вращения труб с орошающими отверстиями эа счет изменения скорости истечения жидкости 20 из щелевых отверстий в радиальных трубах реактивно-вращающегося ороеителя, а но вращающемся оросителе с отверстиями истечения, направленными вниз, — эа счет изменения количества 25 жидкости, подаваемой в приемную камеру с трубами и приводящей трубы но вращение.

Таким образом с изменением произ водительности саморегулируется изме- 30 нение цикличности, т.е. изменяется число орошений каждой точки насадки в единицу времени, причем равномерность орошения сохраняется постоянной.

Такой способ регулирования цикличностью орошения можно использовать н массообменных аппаратах с различными технологическими и конструктивными параметрами (1 3.

Однако этот способ имеет суцественный недостаток, так как н промышленных условиях не представляется возможным обеспечивать регулируемую цикличность орошения за счет изменения проиэьодительности 45 ввиду того, что насадочные аппараты работают с практически постоянным орошением, веЛичина которого"является расчетной. Отклонения в количестве орошения снязаны или с недостаточно эффективной работой аппарата (при уменьшении орошающей жидкости) или экономически невыгодны при завышенном расходе.

Известен способ регулирования цикличностью орошения, осуществляемый путем изменения н орошающем устройстве конструктивных параметров отверстий вынода жидкости, т.е. регулирования щелевого отверстия .истечения. При изменении ширины 60 щелевого отверстия в радиальных трубах изменяЕтся скорость вращения труб ввиду изменения скорости истечения жидкости и реактивно-вращаю щего момента Ã23. 65

Недостатком такого способа является то, что при постоянной производительности невозможно обеспечить требуемую цикличность ввиду изменения вредных сопротивлений при изменении скорости вращения труб, вызванного изменением параметров отверстий для выхода жидкости. Предусмотренный с постоянными параметрами тангенциальный ввод жидкости в камеру не обеспечивает полную компенсацию изменяющихся вредных сопротивлений.

Если при заданной производительности уменьшать ширину щелевого отверстия, .то в результате увеличения скорости истечения жидкости из щелевого отверстия увеличится скорость нрацения труб, возрастут механические и гидравлические сопротивления, которые при постоянном импульсе вводимой через тангенциальный патрубок жидкости не удается полностью компенсировать. Это не позволяет обеспечивать расчетную цикличность орошения и равномерность распределения жидкости. В случае увеличения размеров щели трубы оросителя должны вращаться медленнее, однако ввиду постоянного момента импульса вводимой жидкости радиальные трубы вращаются сп скоростью, выше расчетной, так как часть момента импульса затрачивается на дополнительный разгон труб. Это не позволяет обеспечить требуемую цикличность орошения и приводит к неравномерному распределению жидкости по насадке.

Известен способ регулирования орошения насадочных массообменных аппаратов, осуществляемый с помоцью вращающихся трубчатых распределителей, содержащих приемную камеру и трубы. Регулирование цикличностью орошения основано на действии закона сохранения момента импульса, согласно которому момент. импульса

МвВ ввоДимой жидкости равен момейту

Мв„„ истекающей жидкости и моменту

N вредных сопротивлений, возникаюцйх при вращении радиальных труб, т.е. М вв = Мвь!х+ М1, где М вв

= мЧ гсов;уй,V — масса и скорость жидкости, истекающей из сопла н камеру;

d. — угол наклона сопла к горизонту.

Это соотношение определяет работу ьрацающегося оросителя при разных значениях Мв,,„, зависящего от ширины целевого отверстия в трубе, при условии компенсации вредных сопротивлений эа счет изменения М впутем регулирования угла наклона сопла ввода жидкости (3).

Существенный недостаток указанно го способа заключается в том, что в отдельных случаях регулируемые сопла использовать затруднено или невозможно, например, н аппаратах, работающих под вакуумом, при большом

1101283 избыточном давлении и распределении сильно агрессивных жидкостей.

Целью изобретения является расширение технологических воэможностей путем создания цикличности и равномерности орошения насадочных аппара- 5 тов с помощью вращающихся трубчатых распределителей жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования орошения насадочных массообменных аппаратов, осуществляемому с помощью вращаЮщихся трубчатых распределителей жидкости, содержащих прием.ную камеру и трубы, введение жидкости в приемную камеру оусществляют по .крайней мере. двумя разновеликими потоками с противоположными направлениями моментов импульсов относительно оси вращения распределителя.

Осуществление введения жидкости в приемную камеру по крайней мере 20 двумя разновеликими потоками с противоположными направлениями моментов импульсов относительно оси вращения распределителя позволяет обеспечить при заданнрй производитель- 25 ности регулируемую цикличность орошения и равномерное распределение жидкости за счет сообщения вращающимся трубам момента импульса жидкости, необходимого и достаточного для компенсации вредных сопротивлений, путем изменения массы и скорости потоков.

Введение жидкости в приемную камеру позволит получать необходимый момент импульса жидкости М 88 =

М„- М =(rn V -т Ч )rcos путем изменения масс и скоростей каждого иэ разновеликих потоков, имеющих противоположное направление моментов импульсов относительно оси вращения 40 распределителя, при постоянном угле наклона сопла ввода жидкости.

Изобретение позволяет расширить технологические возможности способа регулировании цикличностью орошения 45 и равномерностью распределения жидкости, осуществляемого с помощью вращающихся трубчатых распределителей, и использовать его при распределении жидкости в насадочных аппаратах, работающих под вакуумом, избыточным давлением, при распределении жидкости с сильно .агрессивными свойствами.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления способа, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 — разрез й-Р. на фиг. 1; на фиг. 4 — вариант выполнения устройства с реактивно-вращающимися трубами; на фиг. 5 — разрез Б-Б на фиг. 4. 60

Устройство, например вращающийся трубчатый распределитель, содержит приемную камеру 1, связанную с радиальными трубами 2, имеющими регулируемые выводы 3 (щели, пазы, отверстия) 5 для истечения жидкости. Над приемной камерой 1 расположены по крайней мере два тангенциальных ввода 4 и 5 (сопла или патрубки), предназначен-" ные для подачи жидкости в приемную камеру.

Подшипниковый узел 6 с осью 7 служат для подвески устройства в аппарате. Сопла или патрубки 4 и 5 могут быть соединены трубами с общим трубопроводом 8 или иметь раздельное питание и снабжаются регулирующими органами 9 и измеряющими расход жидкости приборами 10.

Устройство, например вращающийся ороситель, работает следующим образом.

Поступающая на орошение по трубопроводу 8 жидкость разветвляется по трубам и через вводы (сопла, патрубки) 4 и 5 направляется в приемную камеру 1, а затем попадает в радиальные трубы 2 и истекает через выводы (отверстия) 3. Моментом импульса вводимой жидкости приемная камера с вращающими трубами приводится во вращение, в результате чего насадка аппарата циклично и равномерно орошается жидкостью.При изменении параметров ввода жидкости с помощью регулирующих органов 9 осуществляется перераспределение масс скоростей потоков, в результате чего изменяется скорость вращения каналов, устанавливается требуемая цикличность орошения и равномерное распределение жидкости по насадке.

Пример. Серная кислота плотностью 1836 кг./мз при температуре 60 С в количестве 45 м /ч подается в распределитель с двумя вращающимися трубами общей длиной 2 м для орошения аппарата, загруженного насадкой. Поступающая иэ общего трубопровода 8 кислота по соплам 4 и 5, наклоненным под углом o(=15 площадью поперечного сечения каждого, равной ..0,00125 м, направляется в приемную

z камеру 1 диаметром 1 м, связанную с радиальными трубами 2 распределителя, в которых выполнены щелевые отверстия шириной 0,004 м. Введение кислоты в приемную камеру осуществляется двумя встречными разновеликими потоками (через сопла 4 подает.ся 32, 5 м з/ч кислоты, через сопло

5 — 12,5 м З/ч), сообщающими радиальным каналам соответственно положительный и отрицательный моменты импульсов относительно вертикальной оси. В результате действия суммарного момента импульса ороситель вращается со скоростью 30 об/мин, обеспечивая равномерное орошение насадки с цикличностью, равной 1 (т.е. эа 1 с. каждая точка исходного сечения насадки омывается 1 раэ пленкой кислоты).

1101283

При необходимости изменения, например, уменьшения цикличности орошения до значения 0,5, что может иметь место в случае уменьшения обьема очищаемого газа с сохранением обьема поглощаемого компонента, щелевое отверстие в радиальных трубах увеличивается до 0,008 м, а регулирующими органами 9 осуществляется перераспределение потоков, поступающих через сопла 4 и 5, в, Ъ количествах соответственно 28,5 м /ч и 16,5 мз/ч, сохраняя общий расход жидкости через,ороситель 45 мЗ/ч.

Для работы аппарата с цикличностью орошения, равной 2, что может быть необходимо при увеличении скорости, газа в насадочном аппарате, щелевое отверстие в трубе 2 сужается до 0,002 м, а регулирующими органами 9 осуществляется перераспределение потоков, поступающих по соплам

4 и 5 в следующих расходах: через сопло 4 подается кислота 40,5 м /ч, з а через сопло 5 — остальная часть орошения, равная 4,5 мэ/ч, что фиксируется показаниями приборов 10.

При изменении величины IloToKQB увеличивается скорость вращения труб

2 до 60 об/мин, обеспечивается при постоянном расходе кислоты 45 м /ч требуемая цикличность орошения (2 орошения в секунду каждой точки на садки), сохраняется равномерным распределение кислоты по насадке.

Введение расчетного количества кислоты через сопла 4 и 5 при изменении цикличности орошения осущест вляется вручную или в автоматическом . режиме с использованием приборов 10 с регулирующим управлением.

Аналогично осуществляется регулирование цикличностью орошения при использовании реактивных вращающихся распределителей жидкости (фиг. 4 и

5).

10 Таким образом, путем изменения величины потоков, вводимых в приемную камеру и имеющих противоположное направление моментов импульсов относительно оси вращения распределителя, 15 представляется возможным испольэовать .способ регулирования цикличностью орошения, осуществляемый с помощью распределителей с вращающимися трубами, в аппаратах с разными технологическими параметрами .

Использование предлагаемого способа по сравнению с известным способом, позволяет решить задачу равномерного и цикличного орошения аппаратов с разными технологическими параметрами, например работающих под вакуумом, с большим избыточным давлением, с сильно агрессивными средами, в результате чего поЗО высится эа счет обеспечения цикличного и равномерного распределения жидкости эффективность работы насадочного аппарата в процессах масоообмена (абсорбция, десорбция, 35 ректификация и т.п.).

1101283

5-б

Составитель Г.Урусова

Редактор Н.Лазаренко Техред С. Мигунова Корректор Ю.Макаренко

Заказ 4694/6 Тираж 682 . Подписное

ВНйЪПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г . Ужгород, ул. Проектная,4