Тепломассообменный аппарат

 

Изобретение относится к массообменным аппаратам и может быть применено в газовой, химической и нефтехимической промьшшенности. Цель изобретения - интенсификация 1 Изобретение относится к массообменным аппаратам газовой промышленности и может быть применено в химической и нефтехимической промышленности . Целью изобретения является интенсификация процесса за счет возможности регулирования интенсивностью и уменьшения энергозатрат путем создамассообмена за счет возможности регулирования интенсивности и уменьшения энергозатрат путем создания виброокислительного слоя и привлечения в процесс дополнительной, регулируемой энергии жидкого потока. Каждая тарелка снабжена Г-образными упругими пластиками, прикрепленными нижними вертикальными концами к тарелке, и слоем нерегулярной насадки , расположенной на горизонтальных сторонах. Вибрация тарелок осуществляется за счет преобразования энергии жидкого потока в колебательное движение диска. Это преобразование осуществляется при помощи гидравлических приводных механизмов, различных по конструкции. Вибрация осуществляется .за счет утилизации энергии жидких технологических потоков . Величиной потока, энергию которого используют для создания вибрации, регулируется интенсивность этой вибрации и, следовательно, интенсивность процесса массообмена. 6 ил. сл 4 СП 10 ния виброожиженного слоя и привлечения в процесс дополнительной, регулируемой энергии жидкого потока. На фиг.1 изображен предлагаемый аппарат, в котором для вибрации используется утилизируемая энергия проконтактировавшей жидкости, продольньй разрез; на фиг.2 - аппарат, в котором для вибрации используется энергия жидкости, поступающей в ап

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

<,9,Я0„„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 ЖОЫ5Ы3

I;ATE;

Б<4Б. ИО. Е,-й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4220169/23-26 (22) 23.03.87 (46) 15.02.89. Бюл. № 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по подготовке к транспортировке и переработке природного газа (72) А.П.Шутов, Г.З.Алекперов, Г.А.Ходжаева и А.В.Шапиро. (53) 66.015.23 (088.8) (56) Городецкий И.Я. и др. Вибрационные массоабменные аппараты. М.:

Химия, 1980, с. 24-25.

Авторское свидетельство СССР

¹ 679218, кл. В 01 D 3/32, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 874087, кл. В 01 D 3/30, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 385593, кл. В 01 D 11/04, 1971. (54) ТЕПЛОМАССООБИЕННЬЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к массообменным аппаратам и может быть применено в газовой, химической и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения — интенсификация

Изобретение относится к массообменным аппаратам газовой промышленности и может быть применено в химической и нефтехимической промышлен5 ности.

Целью изобретения является интен<сификация процесса за счет возможности регулирования интенсивностью и уменьшения энергозатрат путем соэдаду 4 В 01 D 3 30 53/14 11/04 массаобмена за счет воэможности регулирования интенсивности и уменьшения энергозатрат путем создания виброокислительного слоя и привлечения в процесс дополнительной, регулируемой энергии жидкого потока.

Каждая тарелка снабжена Г-образными упругими пластинами, прикрепленными нижними вертикальными концами к тарелке, и слоем нерегулярной насадки, расположенной на горизонтальных сторонах. Вибрация тарелок осуществляется за счет преобразования энергии жидкого потока в колебательное движение диска. Это преобразование осуществляется при помощи гидравлических приводных механизмов, различных по конструкции. Вибрация осуществляется за счет утилизации энергии жидких технологических потоков. Величиной потока, энергию которого используют для создания вибрации, регулируется интенсивность этой вибрации и, следовательно, интенсивность процесса массообмена.

6 ил. ния виброожиженного слоя и привлечения в процесс дополнительной, регулируемой энергии жидкого патока.

На фиг.1 изображен предлагаемый аппарат, в котором для вибрации используется утилизируемая энергия праконтактировавшей жидкости, продольный разрез; на фиг.2 — аппарат, в котором для вибрации используется энергия жидкости, поступающей в an1457944 парат иэ вне, продольный разрез; на фиг.3 — гидравлический приводной механизм. с прерывателем жидкого потока; на фиг.4 — то же, с. кулачковым механизмом на валу турбин и всФдилом; на фиг.5 — то же, с эксцентриком; на фиг.6 — то же, с шаром, свободно вращающимся по окружности.

Тепломассообменный аппарат состо- 1О ит из корпуса 1, установленных в нем контактных тарелок 2, гидравлических приводных механизмов 3, соединенных с тарелками и сообщающихся упругим каналом 4 с источником жидкости-энергоносителя, а также обводным каналом 5, снабженным регулятором расхода жидкости 6.

Для придания упругости каналу 4 соединение его с гидравлическими при- 2п водными механизмами осуществляется при помощи компенсационной муфты 7, изготовленной из упругого материала.

Муфта за счет упругой деформации может передавать колебания, обеспечи- 25 вая при этом герметичность между жидким потоком, движущимся в канале, и реакционным объемом аппарата.

Жидкостью-энергоносителем может Зо служить жидкость, проконтактировавшая и собравшаяся в нижней части аппарата (фиг.1), или же жидкость, поступающая в аппарат из другого аппарата за счет разности давлений между ними, а также подаваемая насосом (фиг.2). Две вибрационные тарелки, одна из которых снабжена гидравлическим приводным механизмом, связаны между собой при помощи тяги 8 (фиг.2). 4р

Контактная тарелка представляет собой перфорированный диск 9, установленный на пружинах 10. На диске установлены Г-образные упругие пластины . 11, к дая из котор концом одной 45 стороны закреплена на диске, а на поверхности других сторон располагается подвижная (нерегулярная) насадка 12, преимущественно сферической формы. Стороны Г-образных (фиг. 3) пластин, на которых расположена насадка,.представляют собой консоли, упругость которых изменяется по длине. Чем дальше от угла Г-образного элемента, тем большей упругостью обладает консоль, т.е. чем дальше от угла будет расположена сила, тем на большую величину отклонится консоль в точке приложения силы.

Гидравлические приводные механизмы могут иметь различные конструктивные решения (фиг.3-6). Приведенный на фиг.З гидравлический приводной механизм содержит статоры 13 и роторы 14, выполненные в виде турбинок с разнонаправленным разворотом лопастеи и установленные на валу 15. Статоры жестко закреплены в корпусе привода. Вал может свободно вращаться в статорах, как в подшипниковых опорах. Роторы жестко закреплены на валу и имеют минимальные зазоры с корпусом гидравлического приводного механизма.

Гидравлический приводной механизм снабжен прерывателем потока жидкости. Прерыватель состоит из двух дисков с отверстиями, диски ус1 тановлены параллельно с минимальным зазором. Один из дисков 16 закреплен на валу привода, а другой диск !7 закреплен в корпусе этого привода.

Количество отверстий во вращающемся диске кратно количеству их в непод- вижном. Эти отверстия расположены таким образом, что оси их совмещаются по мере поворота диска 16, причем число этих совмещений за один оборот равно кратности числа отверстий двух дисков.

Гидравлический приводной механизм (фиг.4) отличается от описанного (фиг.3) тем, что на валу установлен кулачок 18, который соприкасается своей рабочей поверхностью с водилом .

19, а в приводном механизме (фиг.5) на валу установлен эксцентрик 20 с центром тяжести, смещенным относительно оси.

Гидравлический приводной механизм (фиг.6) состоит из шара 21, который может свободно вращаться по круговой траектории в направляющих 22.

Аппарат работает следующим образом.

По упругому каналу 4 к гидравлическим приводным механизмам 3 подается жидкий поток, обладающий избыточным давлением, и в силу этого, потенциальной энергией. Эта энергия преобразуется в гидравлических приводных механизмах в вибрационное воздействие на контактные тарелки 2.

Преобразование энергии жидкости происходит за счет падения ее давления.

Предлагается два варианта работы аппарата (фиг.1 и 2). В первом вари4О

5 14579 анте (фиг.1) для создания вибрации тарелок используется утилизируемая энергия проконтактировавшей жидкости, которая собирается в нижней части аппарата, и в слой которой опущен конец упругого канала 4 ° Эта жидкость за счет более высокого давления в аппарате по каналу последовательно поступает в приводные меха- 1ð низмы, после чего выводится из аппарата. Во втором варианте (фиг. 2) жидкость в упругий канал 4 подается от источника, расположенного вне аппарата. Этим источником может служить или предыдущий (в технологической цепи) аппарат или же насос.Движение жидкости по каналу и гидравлическим приводным механизмам обуславливается разностью давлений на концах упругого канала.

В обоих вариантах энергия жидкого потока преобразуется в вибрацию дисков 9. Диски колеблются на пружинах 10. Совместно с дисками колеблются Г-образные пластины 11 и расположенная на них нерегулярная (подвижная) насадка 12. При этом на тарелках возникают виброожиженные слОИ В каждом Из КОтОрых прОИСХО 3р дит многократный отрыв элементов насадки от Г-образных упругих пластин и соударение с ними.

Соударение элементов насадки с упругими пластинами происходит в точках разноудаленных от углов пластин, вследствие чего отклонение (деформация) этих точек происходит на разную величину. Поэтому элементы насадки и упругие пластины колеблются с разными амплитудами. Газ проходит через отверстия в диске 9 и слой жидкости на нем, а так же через виброожиженный слой насадки. В результате вибраций происходит дробление пу45 зырьков газа, увеличение расстояний, проходимых пузырьками. Это приводит к увеличению поверхности и времени контакта между фазами, позволяет луч-. ше перемещать фазы на тарелке и уменьшить застойные зоны, что спо50 собствует интенсификации массообмена.

Преимущество насадки сферической формы перед другими насадками заключается в том, что соударение каждого ее элемента с упругой пластиной происходит в одной точке. Сосредоточенный удар увеличивает диапазон амплитуд колебаний элементов виброожижен44 6 ного слоя. Муфты 7 за счет упругих деформаций позволяют осуществить передачу колебаний от гидравлического приводного механизма к тарелке и обеспечивают при этом герметичность канала.

Передача колебаний от тарелки, снабженной гидравлическим приводным механизмом, к тарелке, не имеющей этого привода, может осуществляться при помощи тяг 8. При помощи регулятора расхода 6 можно часть жидкостиэнергоносителя отвести по обводному каналу 5, снизив при этом интенсивность вибрации, т.е. при помощи регулятора расхода можно регулировать интенсивностью вибрационного воздействия. При работе аппарата по схеме, приведенной на фиг.1, регулирование происходит путем отвода проконтактировавшей жидкости по обводному каналу 5 в аппарат с пониженным давлением. В зависимости от конструкции гидравлических приводных механизмов (фиг.3-6) преобразование энергии жидкости в вибрационное воздействие происходит по разному.

В гидравлическом приводном механизме (фиг.3) жидкость проходит между лопатками статоров 13, роторов 14 и приводит во вращение вал 15 и перфорированный диск 16. Отверстия указанного диска при вращении периодически совпадают с отверстиями невращающегося диска 17. Периодическое взаимное перекрытие отверстий в дисках приводит к созданию пульсирующего потока. Зта пульсация передается от гидравлического приводного механизма на диск 9 тарелки 2.

В гидравлическом приводном механизме (фиг.4) на валу турбинок вращается кулачок 18. Вращение кулачка преобразуется в колебательное движение водила 19 и диска 9 тарелки 2.

Частота и амплитуда колебаний зависят как от частоты вращения вала, так и от конфигурации рабочей поверхности кулачка. В гидравлическом приводном механизме центр тяжести эксцентрика смещен относительно оси вала, поэтому за счет дисбаланса возникает вибрация, которая передается на тарелку. При заданной частоте вращения, частота вибрации зависит от числа эксцентриков, а амплитуда — от величины смещения центра тяжести эксцентриков от оси вала.

7 1457

В гидравлическом приводном механизме, приведенном на фиг.б, под действием жидкого потока шар 21 движется по окружности в направляющих 22.

Это вызывает вибрацию механизма и тарелки. В аппарате жидкость, двигаясь сверху вниз, контактирует на вибрирующих тарелках с газом, движущимся противотоком. Еонтакт проис- 10 ходит не только на вибрирующем диске, но и в виброожиженном слое. Различные частоты и амплитуды колебаний элементов насадки способствуют интенсификации процесса массотеплооб- 15 мена. Простота осуществления передачи энергии жидкости в любую точку айпарата позволяет применять указанные тарелки в той зоне аппарата, где интенсивность процесса недостаточна, 2п например в нижней части абсорбционноотпарной колонны или в сепарационной зоне абсорбера при переработке природного газа.

Применение тарелки с виброожижен- 25 ным слоем в сепарационной зоне абсорбера. способствует сепарации капельной жидкости, а в случае пенообразования гашению пены и предотвращению

944 8 ее уноса. В предлагаемом аппарате интенсификация процесса осуществляется за счет энергии или проконтактировавшей, или же поступающей на контакт жидкости.

Формула изобретения

Тепломассообменный .аппарат, содержащий корпус, расположенные по высоте вибрационные перфорированные тарелки и гидравлический приводной механизм, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет .возможности регулирования интенсивностью и уменьшения энергозатрат путем создания виброожиженного слоя и привлечения в процесс дополнительной, регулируемой энергии жидкого потока, каждая тарелка снабжена Г-образными упругими пластинами, закрепленными нижними вертикальными концами к тарелке,и слоем нерегулярной насадки, расположенной на горизонтальных сторонах пластин, при этом гидравлический приводной механизм соединен с источником жидкости-энергоносителя упругим каналом.

3457944

1457944 о ъьс

Жидкость рв»

Составитель С.Баранова

Редактор Т.Парфенова Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Заказ 284/7 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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