Массотеплообменный аппарат

 

Массотеплообменный аппарат предназначен для контактирования газа (пара) с жидкостью и может быть использован в газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс за счет создания развитой поверхности контакта фаз, улучшения условий сепарации и снижения гидросопротивления. Массотеплообменный аппарат представляет собой корпус, внутри которого размещены осевой и кольцевой гидрозатворы , контактный стакан и перегородка . Стакан и перегородка выполнены ступенчатыми . Между ступенями размещены кольцевые карманы. Тангенциально установленные ребра карманов закручивают барботирующий через них газовый поток и диспергируемую им жидкость. Проходное сечение каждого следующего по высоте кармана стакана меньше предыдущего. У карманов внутри контактного стакана установлены перфорированные или сетчатые конусы, делящие полость стакана на отдельные зоны (ступени) контакта. Конусы выполняют функции направляющих и сепарирующих элементов . 2 3. п. ф-лы, 1 ил. с SS ГчЭ СО со 05

„„SU„„1299601 (5D 4 В 01 D 332 ф 1(я лп к л Ъ от q ° я q

13!

At!1òóò 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ у, СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК -.- к: су

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3933201/23-26 (22) 24.07.85 (46) 30.03.87. Бюл. № 12 (72) Э. И. Гусейнова, Г. 3. Алекперов и Х. К. Оруджев (53) 66.015.23.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 491391 кл. В 01 D 3/22, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 472672, кл. В 01 D 3/32, 1975.

Авторское свидетельство СССР № ?09108, кл. В 01 D 3/30, 1978. (54) МАССОТЕПЛООБМЕНИЫЙ АППАРАТ (57) Массотеплообменный аппарат предназначен для контактирования газа (пара) с жидкостью и может быть использован в газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс за счет создания развитой поверхности контакта фаз, улучшения условий сепарации и снижения гидросопротивления. Массотеплообменный аппарат представляет собой корпус, внутри которого размещены осевой и кольцевой гидрозатворы, контактный стакан и перегородка. Стакан и перегородка выполнены ступенчатыми. Между ступенями размещены кольцевые карманы. Тангенциально установленные ребра карманов закручивают барботирующий через них газовый поток и диспергируемую им жидкость. Проходное сечение каждого следующего по высоте кармана стакана меньше предыдущего. У карманов внутри контактного стакана установлены перфорированные или сетчатые конусы, дес лящие полость стакана на отдельные зоны (ступенн) контакта. Конусы выполняют функ- (/) ции направляющих и сепарирующих элементов. 2 3. п. ф-лы, 1 ил.

1299601

Изобретение относится к устройствам для контактирования газа (пара) с жидкостью и может быть использовано в газовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является интенсификация за счет создания развитой поверхности контакта фаз, улучшений условий сепарации и снижения гидросопротивления.

На чертеже изображен массотеплообменный аппарат, продольный разрез.

Аппарат состоит из корпуса 1, внутри которого размещены осевые 2 и кольцевые 3 гидрозатворы. Под кольцевым гидрозатвором 3 установлен ступенчатый контактный стакан 4, спускающийся в осевой гидрозатвор 2. Над контактным стаканом 4 размещена ступенчатая перегородка 5, прикрепленная к осевому гидрозатвору 3 верхнего контактного стакана и спускающаяся в кольцевой гидрозатвор 3. Между ступенями контактного стакана 4 и перегородки 5 размещены соответственно кольцевые карманы 6 и 7, образованные тангенциально направленными ребрами 8 и стенками ступеней. У жалюзийных карманов 6 коаксиально установлены направляющие сепарирующие элементы, выполненные в виде перфорированных или сетчатых конусов 9, прикрепленных своим большим основаниями к карманам 6.

Массотеплообменный аппарат работает следующим образом.

Газовый поток, перемещаясь в корпусе 1 аппарата снизу вверх, проходит через карманы 6 во внутреннюю полость ступенчатого контактного стакана 4, разделенную перфори рованными конусами 9 на отдельные зоны (ступени) контакта. При этом тангенциально направленные ребра 8 закручивают газовый поток и диспергируемую им жидкость, турбулизируют контактную зону.

Контактирование происходит как при барботаже газа через жидкость, находящуюся в карманах 6, так и с жидкостью, диспергированной внутрь стакана 4, и с пленкой жидкости, стекающей по внутренней ступенчатой поверхности стакана 4.

Из-за неодинакового проходного сечения жалюзийных карманов 6 различных ступеней поступающий через низ внутрь стакана 4 газ распределяется по ступеням неравномерно. Максимальное количество газа поступает через карманы 6 на нижнюю ступень, на каждую следующую по высоте ступень поступает меньшее количество газа, и на верхнюю ступень контактного стакана

4 поступает минимальное количество газа.

На нижней ступени контактного стакана

4 идет интенсивное контактирование значительного объема неочищенного, закрученного ребрами 8 газа с массой жидкости, прошедшей несколько ступеней контакта при перетекании сверху вниз из кольцевого гидрозатвора 3 в осевой гидрозатвор 2.

На каждую следующую по высоте ступень контактного стакана 4 поступают две смешивающихся затем газовых потока: закрученный турбулизирующий поток с диспергированной жидкостью из жалюзийного кармана 6 и восходящий поток газа, поступающий с предыдущей ступени контакта.

Кроме пленки жидкости, стекающей по стенке стакана, в контактной зоне присутствует диспергированная из карманов жидкость и жидкость, проваливающаяся через верхний направляющий сепарационный элемент 9.

Захлебывание предотвращается нижним направляющим сепарирующим элементом 9, конусная поверхность которого направляет попавшую на нее жидкость в кольцевой жалюзийный карман.

При переходе с одной ступени на другую восходящий поток газа проходит через направляющий сепарирующий элемент, т.е. перфорированный или сетчатый конус 9, и избавляется от унесенной с предыдущей ступени жидкости. Отбитая перфорированным конусом 9 жидкость по его поверхности также направляется в кольцевой жалюзийный карман. При своем перемещении по поверхности перфорированного конуса 9 часть жидкости проваливается через перфорации, попадает на предыдущую ступень и вступает на ней в контакт с менее очищенным газом. Направление движения проваливающейся через перфорации жидкости совпадает с направлением движения жидкостного потока.

На верхней ступени контактного стакана 4 небольшое количество первичного газа, проходя через карман 6, встречается со всей массой жидкости, поступающей в стакан через кольцевой гидрозатвор 3.

Вследствие этого в турбулентном потоке, возникающем на верхней ступени контактного стакана 4, поступивший через жалюзийный карман 6 однократно проконтактировавший газ оказывается уже достаточно очищенным. Насыщенность диспергированной и частично проваливающейся через жалюзийные карманы 7 перегородки 5 жидкости незначительна. Основной же, восходящий поток, поступающий в эту зону через нижележащий перфорированный конус 9, уже прошел предварительно несколько чередующихся ступеней контакт — сепарация.

Следовательно, на верхней ступени происходит контактирование уже очищенного газа с ненасыщенной жидкостью. Причем относительно меньшие скорости турбулентного потока из-за меньшего проходного сечения жалюзийного кармана и максимальный объем этой зоны при наибольшей поверхности направляющего сепарирующего элемента 9 обеспечивают лучшую сепарацию потока и снижают вторичный унос.

На конечном этапе весь газовый поток, продолжая свое движение, проходит через жалюзийные карманы 7 перегородки 5, 1 299601

Формула изобретения г

ВНИИПИ Заказ 805/4 Тираж 657 Подписное

Производ.-полигр. пред-е, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где контактирует со стекающим в них свежим абсорбентом, одновременно диспергируя его закрученным потоком в пространство над перегородкой 5. При этом полнее используется периферийная зона аппарата на контактирование фаз и последующую сепарацию капель. В этой зоне аппарата одни капли, унесенные закрученным газовым потоком, попадают на корпус 1 аппарата и стекают в кольцевой гидрозатвор 3, другие из-за уменьшения относительной скорости потока в этой зоне под действием силы тяжести падают и попадают на г1ерегородку 5, т.е. снова вступают в контакт и по поверхности перегородки перетекают в кольцевой гидрозатвор 3.

Газовый поток, при наличии следующего контактного устройства, проходит через него и покидает аппарат.

Таким образом, по всей высоте аппарата и внутри контактного стакана поддерживается противоток, т.е. более очищенный газ встречается с менее насыщенным абсорбентом и наоборот, что повышает эффективность процесса и позволяет его интенсифицировать. Помимо этого предложенная конструкция позволяет организовать многоступенчатый контакт — сепарацию фаз с 25 варьированием соотношения потоков, их скоростей, турбулентности и последующей сепарации. Она позволяет полнее использовать объем аппарата на ведение процесса. Все это дает возможность интенсифицировать процесс, повысить его эффективность и увеличить производительность аппарата.

В отличие от прототипа, исполнение контактного стакана и перегородки ступенчатыми с кольцевыми жалюзийными карманами между ступенями позволяет поддерживать в карманах определенный уровень жидкости, обеспечивает равномерное пленочное распределение жидкости по внутренней поверхности контактного стакана и по наружной поверхности перегородки, способствует равномерному распределению газового потока и равномерному диспергированию жидкости при,прохождении газа через карман. Это улучшает условия массотеплообмена и повышает степень использования жидкости, эффективность процесса и производительность аппарата возрастают.

К тому же ступенчатость контактного стакана, переменное сечение карманов и наличие у каждого из карманов контактного стакана направляющего сепарирующего элемента, выполненного в виде перфорированного конуса, дает возможность разделить внутреннюю полость контактного стакана по высоте на несколько зон, на несколько ступеней контакта, сопровождающихся каждый раз сепарацией.

1. Массотеплообменный аппарат, содержащий контактный стакан, соосно установленную над ним перегородку, направляющий элемент, осевой и кольцевой гидрозатворы, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет создания развитой поверхности контакта фаз улучшения условий сепарации и снижения гидросопротивления, контактный стакан и перегородка выполнены ступенчатыми с образованием между ступенями кольцевых карманов, а направляющий элемент установлен у каждой ступени контактного стакана и выполнен в виде перфорированного конуса, прикрепленного большим основанием к карману контактного стакана.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что карманы снабжены ребрами, установленными тангенциально.

3. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что проходное сечение каждого следующего по высоте кольцевого кармана контактного стакана меньше предыдущего. з