Устройство для взаимодействия газа с жидкостью

 

Изобретение относится к устройствам для взаимодействия газа с жидкостью , может быть использовано в химической, нефтехимической и других смежных отраслях промышленности для абсорбции и хемосорбции взрывоопасных под давлением газов жидким поглотителем , например, в процессе каталитического синтеза гидроксиламина из окиси азота и водорода, осуществляемого в аппарате с перемешивающим устройством, и позволяет обеспечить безопасность и интенсифицировать процесс поглощения газа за счет увеличения давления в зонах контакта. Устройство для взаимодействия газа с жидкостью включает вертикально установленную в корпусе центральную трубу , разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками, закрытые турбинные мешалки со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками , установленные с зазором к нижним торцам горизонтальных кольцевых перегородок. Между центральной трубой и корпусом закреплена перфорированная тарелка, а патрубки для ввода газа установлены в каждой зоне контакта. 1 ил. о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11)

151) 4 В 01 ) 10/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4228536/23-26 (22) 25.02 ° 87 (46) 23,01.89. Бюл. 11- 3 (71) Белорусский технологический институт им, С.N.Êèðîâà и Гродненское !! !! производственное объединение Азот им. С.О.Притыцкого (72) В.А.Марков, А.И.Ершов, А.Р.Голубев, Г.В.Турунцев, Н,И.Кретов, M.È,Èèáóòîâè÷ и A.À.Самойлов (53) 66,015,23,05(088.8) (56) Ioshi I.В,, Pandit А.В., Shar—

ma M.М. Mechanivally Agitated Gashiquid Reactors. — Chemical Enginee—

ring Hcience, 1982, v. 37, !о 6, рр. 813-844. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ГАЗА С ЖИДКОСТЫО (57) Изобретение относится к устройствам для взаимодействия газа с жидкостью, может быть использовано в химической, нефтехимической и других смежных отраслях промышленности для абсорбции и хемосорбции взрывоопасных под давлением газов жидким поглотителем, например, в процессе катаюп тического синтеза гидроксиламина из окиси азота и водорода, осуществляемого в аппарате с перемешивающим устройством, и позволяет обеспечить безопасность и интенсифицировать процесс поглощения газа за счет увеличения давления в зонах контакта. Устройство для взаимодействия газа с жидкостью включает вертикально установленную в корпусе центральную трубу, разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками, закрытые турбинные мешалки со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками, установленные с зазором к нижним торцам горизонтальных кольцевых перегородок. Между центральной трубой и корпусом закреплена перфорированная тарелка, а патрубки для ввода газа установлены в каждой зоне контакта. ил.

1452576

Изобретение относится к устройст,вам для взаимодействия газа с жидко-! стью и может быть использовано в хи мической, нефтехимической и других смежных отраслях промышпенности дпя абсорбции и хемосорбции взрывоопас ных под давлением газов жидким погло тителем, например, в процессе каталитического синтеза гидроксилами- 10 на из окиси азота и водорода, осуществляемого в аппарате с перемеши:вающим устройством.

Цель изобретения — обеспечение безопасности и интенсификация процес- 15 са поглощения газа за счет увеличе-! ,ния давления в зонах контакта.

На чертеже схематично изображе но предлагаемое устройство, разрез.

Устройство содержит корпус 1 аппа- 20 ,рата, в котором соосно установлена центральная труба 2, разделенная по

:высоте горизонтальными кольцевыми перегородками 3, между которыми по .валу 4 в ряд размещены турбинные за- 25 крытые мешапки 5 с кольцевыми покровными б и сплошными нижними 7 дисками.

Мешалки 5 установлены вблизи перегородок 3 с минимальным зазором между 30 плоскостью покровного диска 6 и нижним

;торцом горизонтальных перегородок 3, а центральные отверстия в перегородке

3 и покровном диске 6 концентричны друг другу. При этом зазор обеспечивает свободное вращательное движение мешалок 5 относительно неподвижных, перегородок 3. В кольцевом пространстве между диффуэором 2 и корпусом аппарата закреплена перфорированная тарелка 8. По высоте центральной трубы 2 между перегородками 3 установлены штуцеры 9 для подвода газа в полость центральной трубы„а в нижней части корпуса 1 под центральной трубой 2 имеется газораспределитель 10.

На наружном торце верхней перегородки 3 радиально закреплены отбойные пластины 11, предотвращающие образование центральной воронки, Устройство работает в периодическом и непрерывном режимах.

В начале работы приводят во вращение вал 4 с мешалками 5. Одновременно производят подачу невэрывоопасного компонента газовой смеси в при-. донный слой жидкости через гаэораспределитель 10. Под действием мешалок 5 в полости центральной трубы 2 образуется поток жидкости, направленный вглубь сплошного слоя, встречно выходящим из распределителя 10 струям газа. Поток жидкости разбивает газ на отдельные пузыри, образовавшаяся газожидкостная смесь отбрасывается в кольцевое пространство между центральной трубой 2 и корпусом 1 аппарата, поднимается до уровня тарелки 8 ( проникает через перфорацию в вышерасположенный слой жидкости, барботируя его, и затем увлекается потоком жидкости в полость центральной трубы 2.

Здесь под действием каскада закрытых турбинных мешалок 5 кинетическая энергия осевого потока преобразуется в давление радиальных струй жидкости, истекающих через межлопастные каналы каждой мешалки, в результате чего происходит сжатие гаэожидкостной смеси в зоне между кольцевыми пере городками 3 по обе стороны мешалки.

В зоне действия нижерасположенной на валу 4 мешалки 5 сжатие усиливается, поскольку предотвращается обратный переток газожидкостной смеси через зазор между мешалкой 5 н нижним торцом перегородки 3 в предыдущую зону, Таким образом, каскад мешалок в полости центральной трубы 2 между перегородками обеспечивает последовательныи рост давления нагнетаемой поочередно в зоны гаэожидкостной смеси. Максимум давления имеет место в нижней части аппарата на выходе потока из центральной трубы и распространяется до уровня перфорированной тарелки 8. Через отверстия перфорации сжатия газожидкостная смесь дросселирует в слой жидкости выше тарелки 8, диспергируясь в нем, вследствие чего избыточное давление под тарелкой вновь преобразуется в кинетическую энергию газожидкостных струй, которые восполняют собой ту часть объема поверхностного слоя, которая расходуется на поток в центральной трубе 2. Так образуется замкнутый контур циркуляции гаэожидкостной смеси внутри сплошного слоя, включающий зоны с последовательно возрастающим давлением.

После установившейся циркуляции осуществляется ввод газовых реагентов в полость центральной трубы 2 го зонам через штуцеры 9, Состав смеси газовых реагентов подбирается для каждой зоны в зависимости от давле145257 ния и. с учетом взрываемости компонентов в составе смеси.

При этом в верхние зоны, где давление невелико, впускают газ, обогащенный взрывоопасным компонентом газовой смеси, поскольку здесь недопустимо черезмерное сжатие падводимого газа. И наоборот, в нижние зоны нагнетается смесь, обедненная взрывоопасным компонентом.

По мере продвижения потока поочередно через эоны вдоль центральной трубы концентрация поглощаемого взрывоопасного компонента в газовой смеси падает, однако за счет повышения давления в зонах подвода свежих порций газовой смеси среднее значение движущей силы абсорбции по зонам сохраняется постоянным и интенсивность 2р массообмена в целом по аппарату возрастает, при этом увеличивается выход полезных продуктов реакции.

Эффективный барбатаж слоя жидкости над тарелкой 8 в кольцевом про- 25 странстве между центральной трубой 2 и корпусом 1 аппарата газожидкостными струями, дросселирующими через перфорацию в тарелке 8, также способствует интенсификации процесса по- 30 глощения газа жидкостью.

Безопасность ведения процесса обеспечивается тем, что в зонах контура циркуляции подводигый взрывоопасный газ под действием мешалок интенсивно распределяется в жидкости и присутствие здесь крупных газовых полостей практически исключается.

При этом давление над слоем жид- 40 кости в головной части аппарата и в магистрали подачи газового реагента отвечает требованиям безопасности.

При заданных частоте вращения íà- 4g ла, числе мешалок на валу, геометрических и других параметрах мешалок и устройства в целом скорость циркуляции и обратная ей величина избыточного давления в зонах контакта в цен-.50 тральной трубе и объеме аппарата под перфорированной тарелкой определяются расходом гаэожидкостной смеси через живое сечение отверстий перфорации в тарелке 8. Подбором перечислен- 55

6 а ных параметров достигаются оптимальные условия ведения процесса.

Таким образом, процесс поглощения взрывоопасной газовой смеси жидким реагентом интенсифицируется за счет последовательно возрастающего давления в зонах контура циркуляции, куда осуществляют ввод газовой смеси с разным для каждой зоны объемным сост" ношением компонентов. Гост давления обеспечивается благодаря энергии скоростного напора жидкости, создаваемого закрытыми турбинными мешалками со сплошным нижним диском в полости центральной трубы. Раздельный подвод газовой смеси в зоны контура циркуляции с учетом давления для данного состава смеси обеспечивает безопасные условия для ведения процесса, позволяет сохранить постоянным значение средней двюкущей силы абсорбции по зонам, что, в конечном итоге, интенсифицирует массообмен в аппарате.

Практическая реализация данного устройства в аппарате с мешалкой позволяет увеличить выход целевого продукта приблизительно в 1,1-1,2 раза по сравнению с известным устройством, Формула изобретения

Устройство для взаимодействия газа с жидкостью, содержащее вертикально установленную в корпусе центральную трубу, разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками на зоны контакта, и турбинные мепалки, установленные на валу между перегородками, патрубки ввода и вывода фаз, о т л и ч а ю щ е е .с. я. тем, что, с целью обеспечения безопасности и интенсификации процесса поглощения rаза за счет увеличения давления в зонах контакта, мешалки выполнены со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками и установлены с зазором к нижним торцам перегородок, устройство снабжено перфорированной тарелкой, установленной горизонтально между центральной трубой и стенкой корпуса, а патрубки для ввода газа установлены в каждой зоне контакта.

1452576

Составитель Г.Урусова

Редактор И.шмакова Техред М.Дидык Корректор С.Черни

Заказ 7112/4

Тираж 487

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ИНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раупская наб., д. 4/5