Устройство для реализации процесса массопередачи

 

Использование: для осуществления массообмена между текучими фазами, по крайней мере одна из которых является жидкостью. Сущность изобретения: устройство для реализации процесса массопередачи между двумя текучими фазами содержит проницаемый элемент, поверхности стенок которых образуют извилисты канал для прохождения текучих фаз, установленный с возможностью вращения и выполненный из прядей, волокон, фибрил или нитей, взаимосвязанных между собой в трехмерную основу, при этом элемент имеет пористость по меньшей мере 90% и межфазную поверхность по мерей мере 1000 м /м . пряди, волокна, фибрилы или нити имеют точечные связи. Трехмерная основа может быть выполнена из металла. 2 з.п; ф-лы, 4 ил., 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)с В 01 0 3/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Ы (21) 2929445/26 . (22) 30.05.80

f46) 15.07.93. Бюл. f4 26 (31) 18924 (32) 31.05.79 (33) GB (71) Империал Кемикал индастриз лимитед (GB) (72) Колин Рэмшоу, Роджер Говард Мэллисон (GB) (5á) Патент Великобритании

М 7571479, кл. 55(2), 1956. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ

ПРОЦЕССА МАССОПЕРЕДАЧИ . (57) Использование: для осуществления массообмена между текучими фазами, по

Изобретение относится к устройству для осуществления массообмена между текучими фазами, по крайней мере одна из которых является жидкостью.

На фиг.1 представлен продольный разрез устройства; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1; на фиг,3 — схема непрерывного дистилляционного устройства; на фиг,4 — схема устройства, показанного на фиг.3, применительно к паровой рекомпрессии.

Устройс во содержит полый диск, имеющий корпус 1 из нвржавеющей стали, стенку 2 и крышку 3, закрепленную болтами на ней, полый вал 4. Полый вал 4 соединен с четырьмя радиальными каналами 5 в корпусе- 1, которые ведут к проходам 6, через которые может протекать жидкость. Стенка

2 снабжена фланцем 7, который входит в кольцевую канавку 8 в крышке 3, Кольцо 9, .

„„5Q„„1828406 АЗ крайней мере одна из которых является жидкостью. Сущность изобретения: устройство для реализации процесса массопередачи между двумя текучими фазами содержит проницаемый элемент, поверхности стенок которых образуют извилистый канал для прохождения текучих фаэ, установленный с воэможностью вращения и выполненный из прядей, волокон, фибрил или нитей, взаимосвязанных между собой в трехмерную основу, при этом элемент имеет пористость Ао меньшей мере 90;(, и межфазнУю поверхность по мерей мере.1000 м /м, пряди, волокна, фибрилы или нити имеют точечные связи. Трехмерная основа может быть выполнена из металла. 2 э.п ф-лы, 4 ил., 4 табл. выполненное из металлической обьемной сетки, обычно иэ Ретимета 80, расположено между корпусом и крышкой, оно удерживается внутренней проволочной сеткой 10, а также наружной проволочной сеткой 11, образуя при этом проницаемый элемент. Через крышку 3 и через газоплотное уплотнение 12 проходят две концентрические трубы 13 и 14.

Наружная труба 13 соединяется с четырьмя дутьевыми распылителями 15, через которые жидкость может поступать в кольцо 9, Полый вал 4 вращается в роликовых подшипниках, расположенных в опорном кожухе 16. который соединяется в негЬдвижным сборником жидкости, представляющим собой корпус 17, выполненный иэ нержавеющей стали и снабженный проходом 18. Злектродвигатель (на черт. не показан) обеспечивает привод полого вала с помощью клиновой ременной передачи.

1828406

Проницаемый элемент имеет, плоскость симметрии, в которой располагается ось вращения, например. он может представлять собой проницаемый стержень, который вращается вокруг оси, перпендикулярной оси стержня и отстоящей от его центральной точки. В частности, предпочтительно, чтобы проницаемый элемент имел несколько плоскостей симметрии, которые пересекаются по линии, совпадающей с осью вращения, например, он может иметь форму проницаемого стержня, который вращается вокруг оси, перпендикулярной оси его и совпадающей с его центральной точкой.

Более предпочтительно, чтобы проницаемый элемент имел ось симметрии, которая совпадает с осью вращения, например, про. ницаемый элемент может иметь форму кольца, которое вращается вокруг оси симметрии.

Если проницаемый элемент имеет форму кольца, то его ío"ðóæíûé диаметр составляет обычно от 25 см до 5 м, а внутренний диаметр обычно находится в диапазоне от 5 см до 100 см.

Проницаемый элемент может быть выполнен эа одно целое или состоять из нескольких отдельных частей. Если проницаемый элемент выполнен за одно целое, то он может быть изготовлен с порами, например, путем вспененного литья, или поры можно получить внутри, например, отливая сплошной блок вокруг частиц соли, которые после этого растворяются, можно также образовать поры между частями. представляющими собой, например, проволочные кольца, Если проницаемый элемент изготовлен из отдельных элементов, то они могут быть проницаемыми, в этом случае имеет значение соотношение пористости в каждом элементе и между элементами, как вариант, отдельные элементы могут быть непроницаемыми, Если проницаемый элемент изготовлен из отдельных частей, то часто предпочтительно их выполнять из проволочек или волокон, в этом случае поры проницаел oro элемента образуются между отдельными его компонентами. Часто выгодно, чтобы проницаемый элемент был цельным и/или механически самонесущий, поскольку зто часто уменьшает склонность уменьшения пористости в процессе работы, Часто выгодно образовывать проницаемый элемент из соответствующим образом сформованных частей, например, сегментоа или криволинейных участков, -изготовленных из самонесущего материала.

Проницаемый элемент можно изготовить из любого материала, механическая прочность которого может противостоять напряжениям, которые возникают в нем при вращении проницамого элемента с задан25

55 ными скоростями, Предпочтительно, чтобы материал не вступал в реакцию с жидкостями, с которыми он может вступать в физический контакт, Обычно проницаемый элемент изготавливают из стекла, пластмассы, например, силиконовой смолы или политетрафторэтилена, или химически стойкого материала, например, нержавеющей стали, никеля, титана или тантала. Как вариант, материал может представлять смесь из двух и более компонентов в соответствующей пропорции, Например, он может иметь корроэионностойкое покрытие, например, из.секла и пластмассы на корродирующей основе, типа ржавеющей металлической проволоки, Хотя обычно проницаемый элемент является цельным, мы не исключаем использование составного проницаемого элемента.

Так, кольцо проволочной сетки можно окружить кольцом проницаемого металического каркаса.

Типичными примерами материалов, которые можно применять для изготовления проницаемых элементов в устройстве, согласно данному изобретению, наряду с другиии можно привести кольца иэ тканной ленты, спеченной массы, плетеной или вязаной проволоки, мятой сетки, пены на каркасе, преимущественно пены на металлическом каркасе, волокнистого мата со спутанными волокнал.и или массы волокон.

Под "пеной на каркасе" мы понимаем относительно жесткое губчатое вещество с се кой, сбычно металлической или керамической. Такое губчатое вещество получается путем наложения металлического покрытия на брикет волокон, например, иэ войлока или разомкнутое губчатое вещество, например, полиуретановую пену с последующим аышелачиаанием или другим способом удаления волокон или пены для освобождения металлической сетки и получения множества тонких проволок или волокон металла, сплетенных а трехмерную сеть. Под понятием "относительно жесткая" мы подразумеваем, что сетка способна выдерживать центробежную силу, а так>ке другие нагрузки, действующие на нее а процессе работы устройства, согласно данному изобретению, беэ существенного ее дефорл ироаания, tTO може привести K закрытию пор и нежелательному уменьшению расхода жидкостей. Маталли еская сетчатая губка также имеет г реимущестао а том, что ее можно легко обраба гь вать для получения ее заданных раэмероа, она достаточно легко деформируется, напоимер, ее можно загибать на криволинейном участке, что благоприятно для монтажа ус.-ройстаа.

> 1 }3 }л /вес} }с}".}е (} )4}4 и ло(} (ади }10 вгс) }эх} } Остгг} .}аЗГ}ЕЛа ДЛя }(!3}IKj)BTHOI П>})О}4)лцсз})Р>}0} О ЭЛЕ

>KjPllТа >i06rji>Ir!!4f)BIQ!t"Я ПОТО(}}>} ДВВЛЕ}}ИЛ На

iI м, тя}(же Г)03>}Застает Опаснос1 ь еГ(? За! Ояз и;--...ИЯ }Л ЗагвлааН 4Я, Г! РОСТЬ}Р4 "-.I((.;f}ÅÐ}4!4Å}!f40!K}}0 J> >j K0 -f tj)j f И Ci)C)T(>Г)т;" тсс>г}С>}с}}Л(Л

ППО,>;,}}IQ(>f!}},>ß OJI()fr!!(If!T }} СК,>Г!ОСI.}, Его Вряс!"- 4сс I!с с} с>св "} НН"l:Ì с (с}сста! >лс: " HВ}гос сггс>3

}1, -!, с--,,рц,,>(Е}сп >)1.; ЕСЛ}4 с}> "iol fir!Iñ ñ}Е}ссЫ}>

З»с",сс}>1! }!с» >1 }! JI j)P >rrЯ Га>с})ос>сг>сма!!}>!4 } }ЯП j)l j"

МЕО> i)rj СОС ГС)ит ИЗ> .ОбЬ>-,1!>>4}}Е}>}4Ь}). С}аСT>)j)1, I"

}лг)) г сес Котс>!)! IÄ4!! г })раэугк)тс я Г!0 >i > t4>с}И ОН

С(3 С . : . . >! З Д И С,:, РОТ }- Ы Х КО } I i >!, P }; Г >) }), } Jf H .,; } с>ВЛ;",с fr.! ° !CQ(! В ВI f } t !> .Г)) > рг>б>сгя}с-() t>p J>г -j !-, с >Гово » с с- ;,)>! i,;})сг} Г ПРгl!}tf«.:"if, »}, г,,,4< IiH я,. с(!1>!сел)} (1>10::}е и абел};- си;,=(!.r:-Ã >4>! л Е ".j 0 > f- ) T 0 С Р Е аСТ В Г! П "» -: V f л с r I! " "г с ! е !)}-! сс;}с г-; с! г! с>}2.f \ t)l)r t>, : с>;. »K»r. с с f t йс > }

В!)авс>;..Г тс)ц В >Kj)rri тгсй жЕ QI)t4}. Ч ст) !) }00!Ð."Iñàñ

ВНУ1})}>} },, — i 0 РаСПОЛОГЗ стС;! П!)0>, 1! :,;})Е>4Ы>, ::."-ЛЕ}г, 0 Р }Л Е З-, с) >-О,: }; Л !. с } . }>! >З } } гг! } },с с;; М !.,, !,", В!.! Г() сг! >>1 04(Г}! >Л;-с)а1 r, io С)}ЪЛ! I j "i!I!i,i4r! tj!-, ;, 4,". ; Гс. Jitj >с>с> с, "! . Jr.>t сс(> )} Iсг)}с}}с>сс ") ",!} f},)irI(j! > Ь r >.OJ! i }>ОСТЬЮ В }}Е:. ." ИЛИ В СГ -}})(}И.

I) f>(t r>IllÐ )>r! jt!."-)! !, ! ti j> rr!! <с

Л! > I i(>itñ>IJ> }>J)! >! с, сссс}>» )> )с;),.с! >>., сло!}с} = . }tr! J" - }1 с> сз Тск}лс . О I .il "r "i!" !Т ii! } :!и

Г)дпвлс}Ю!).,}}Х !(. KУс}} (! Ь . ХИДКО> „,Т(й,. .:") :1

П})ОНИ}irвеi4Ьiй, Ji К)ПHТ Р;! ПОЛ tj ;.iл;; Я f)Ч!j! И

В р Е (} В } сэ (1! Е } О () я Э Р! и М Е с> Та > с > С То )К (, ;.:1 с >". ! }. с> } О, П()пill }О" Р }.,}П с>}(лс;,>i>.Г r>t,.! . сгс>с!! >Jlс !;. !>

lir1J>)V_#_ljiD!} iiCICT!4 .>iQ Оар f>iсУ РТ:В:.}}а}})}(!Е}ос(}

ЭГ}- I4> I- ..«! IIQI KQ!!:= > ПОИ Ч!)Гс}>! "» ii!i! ПЯГ> "(!) с} с >Лс! (ст f с,"! } ВП II) l р l)с }ir. }> с) зсс с>)r }; >г. "r-", tс > д()>}(ГГ(>у}ов}ие,}а;к}г},;(}(})с1ь, }) ;;;,!)ЛТ!у!);-,»=; „>си>}с>} Н,.яй I„J}OI4 Л!.,I)83 t-(>ð..}>П ., .Г() (:Л;}}(лиа

yгi4ЕHЬП)аЕ}СЯ. rCJi> . .сРÎ! >!4iдавt4>! }й;:.(га4tiнг

Г)г}СПОЛаГВЕТСЯ >с1(! В .)"!IJIJ>",!".)Ill!!)":)С!.:>Л! }.}Е, !i »

ОСИ (.И>4!40 i )ИИ K(ТГOIIОГCI; .ОВПЗ >а! 7 с >згг!; "

В>})сэ}ц>Я}}И;!. ГО Г)с,)ОHI!)i(QЕ}льсй 3)}(;}10}П! З !Л-::"

ТЕЛ}}с! !)аСП()!Ет}ЕЛ!а ГЬ С}>;:!. )!4}-г-; )>.i! I> С.щ =i"IÊ(l;)rоси с !ем, чToбы нр."с)в) зю!»и} }!:;-; :Ле}4 ;:;н Г}ыл (С>Лг}с}>хи!}""K>1 >с!)(!Вис1ВЕ})}>сri i> Г". r) tt!Ci., i>0

)це}}}л}. .}, }-(с}) ИСПО 1 (с>сс(>1 C P !0! It>t(t1) j t!i t" сс Ял}

МЕ>> ii TQ Bl 0 };f))КНО ВЫПО}сн}лТЬ }З ЛК)ООГО

Мгпс }3>>(}Л>3» соторЬ}!и) 00}}8p8i>T }>}(>Х}3}4(Г}С}ЕС;(J."j

П!30 I ÍÎÑ } Ь }0, ДОСТ !TОЧ?!Г И:! Л ", По()ТИВОДЕИ(ТВИ > l>апря;КЕН>>ся}с> 30(j}it >КBК) (! }4>4 ". Мат}". с ° ">

}с);г} а Л () В и Р Q i С С Е В Р а Щ Е Н !;> Л,:;! 0 Е } }П В О В ) Е Г О С Я}

-> Л Е Р с с и -! Л З с„) а } Н Ы с «! ) i„, > ) ã!" ) с > } -с > са гк;:,.(6»

О ))с}адавт Kоi)РОЗ!4()rl:-IQ"; С }ОйК})СГЬ!О BО QTИ 1})гв.г}Л>г! K (ас>ссг С хс)таос!>.- 0 > !!!оскс»т КОНс> .Г;}} ") ИГ)!)ЛВТ} В !!I.:QLt- :- ITI.Å ". i(!01 :-.}, j- (:;f1.i C другими материалами. Из которых можно изготавливать враща}ощийся элемент. можii0 отметить нержавеющу}о сталь, мягкую сталь, латунь, ал}оминий, никель, монель5 ме}алл, Выбор подходящего материала не представляет затруднений для специали}. ТО B, J" «j3j30c Гь вращения проницаемого элемента наряду с другими причинами зависит

10 от его порис Гости, расхода жидкостей, а также QT расстояния по радиусу, которое flpOходят жидкости в проницаемом элементе.

Ы!г)}}}})лал ЬНЗЯ CKQPQCTb ВРаЩЕНИЯ ПРОНИЦде}лого )Jje;4ента -исто зависит от параметров т " „=-Гт! ",: идкости f/jàK("I4}4àf)üHàë скорость вращения Г}р(лп цаемого элемента определяется механической прочностью e}0 а также

", :.-.);О}}}с)Ч- C!iO!4 f100!I}IOCTb}Q ВРа(})аЮ}}!ЕГОСЯ э})еь}е})та, если Он Г}}ЗИР4еР}яется. Если ис00л! зу .— тся в()еща}Ощиися элемент и если Он

„f:i-.,31 ф()р Лу f!QJ}0} диска из нержавеющей

>" ГВЛ",, ВН!/Tl)! К())OPOI 0 -3>аЗМЕ}ЦаЕТСЯ ПРО}4И-,()е} -,;-,}и эле}40)}т, то обь}чно скорость вращедиска диаметром 0,5 м составляет .,)!- -; } 0!i!0 —;)A90j,i3/f44!},; ДЛЯ Диска ДиаР4етРОР4 1

4.4 — })00-- >000 Об/ми}„для диска диамет-nf-„:, 1,,:; .;.; — 1}!0--1000 «:б}/Рии}4, }1})и увеличе. *ИИ,;К})РОС-;iг! ВРа(ЦЕI}}4Я ТОЛЩИНа СЛОЯ

, - ";,}":! . r, ; i,l }H4 ;а .)! ТЕ Б К 3 Х I Q P П Р 0 и И Ца ЕМ О ГО Зл Е" ,,", i1 > Г}: H „"> I j 0 K! ! !" «) () f 4, ) Н }(р Е } I i) t4 с ) а С С т О я }4 }с} И сс ) 4 ! ":.> "} " У 4 Е } > } > } - Е . г!

}: >! J3HQ>!*" }О", rj С! Qj)ОСТЬ Бр}3}ЦНЫЛ дОЛжНа

=Зон!, -«0 -100! Jr) Oj=, /f4!4H Прс*}сму}гц>с!ЗСТВЕ}l}НО }00-500}0 Qá/(4! Ij И ПрЕдПОЧтИсгс>Л>; с) - f)0 - Qt)l) Об)/МИ}!

}:р>г};.}ада}j}ff".!Х j .j)QÄ)IÎ> 0 у>СКОрЕНИЙ, а . а . ке радиальfjoго расстояния, которое

Х(ИД}"., ЛИ )PO78K!flOТ r) ПООНИЦаЕМОМ ЗЛЕ" .г>}се}}т(::-, МожНО >1ЕГKQ ПОДС>! ИТЗТЬ ЕГО CKOPOCTb

>с> I Дт! > }}, >с>г)я

U(;j вращения может быть г()ризонтальHГ!)! „ВЕРГ !I(BJ! IiНОЙ ИЛИ ЗаНИМаТЬ ПРОР4ЕжУ

Т Q !; > Ы I l !) Г с с Л I 4 Г} Х(д)С >.} >4 М И () д ) } а КО Ч а С т 0

)к>)!f3> } ель> !0, "-гтобы 0}}а оь}ла вертикальной, 4, *!.-.СЛ(с> >СПОЛ!>ЗУЕТСЯ ПРО}4(4ЦаЕМЫ>сй ЗЛЕМЕНТ 6

Фо!)44() }(с)}}с>}}а, ТГ) ОбЫЧНО ВращЕНИЕ Парадам(сс! с>сс} с) ссс>>лъэ В Л ;,}С)упав)щиИ ИЗ ПЛОСК>0(;Т}4 I-,Cjfif>(}3 На ЯГО ОСИ (НаПр}4Р48р, СВЕрху

}г!:>t4 Cfjtt3 У r -.t"J!t4 r)> I> ВЕОТ>4Каг}}=}4а} ПрОНИЦа})0 емыи >леман } мо)кет пои --Одиться во враще.

Ю

4„f0, например, ". помощьа Гидроприаода с

ИЗ}4Е}4ЯЕР ЫМ с}Ь}СЛ()М Обвротоа> ШКИВа С ре

f4H;j4 от э)}ектродаигател)} или трубопровоДОМ.

>;" ("

Р,0!. :, t=,-).с - ция; }ОД)}>ИПНИКОВ Для Вращак)(}(егс1ся злемента извес Гна специалистам, н а и рим.=.>р, можно использовать ооь}чн ь} е радиальные tl })авиа}1ьно-упорные подшип1828406

Направление течения второй жидкости в способе, согласно данному изобретению, зависит от соотношения плотностей двух жидкостей, а также от их скоростей течения.

Может быть спутное течение или противоток.

Течение жидкостей сквозь поры проницаемого элемента осуществляется по существу в плоскостях, перпендикулярных оси вращения. т.е. осуществляется радиальное течение, хотя мы не исключаем возможности возникновения составляющей скорости небольшой величины, параллельной оси, Понятно; что если использовать проницаемый элемент, у которого толщина по радиусу существенно больше осевой длины, например проницаемый элемнет в виде диска, и осуществлять подачу первой жидкости равномерно по толщине вдоль диска, то в этом случае можно уменьшить аксиальную составляющую скорости первой жидкости, Например, если проницаемый элемент имеет форму диска, то он может иметь диамтер

80 см, а толщину 20 см, По крайней мере, основная часть первой жидкости или ее производной выходит и проницаемого элемента вблизи радиального наружного его периметра. Поэтомуделают устройство, которое, по меньшей мере, уменьшает выход жидкости по радиальному наружному периметру проницаемого элемента, Например, если проницаемый элемент имеет форму кольца, то его можно изготовить в виде слошного покрытия на двух плоскостях, или диски можно поддерживать в контакте с каждой из плоскостей или с вращающимся элементом, если он используется, который можно приспособить для предотвращения вышеупомянутого вытекания на расстоянии от радиального наружного периметра проницэемого элемента, при этом вращающийся элемент может иметь, например, форму полого диска, в котором располагается проницаемый элемент, плоские поверхности проницаемого элемента, при этом вращающийся элемент может иметь, например, форму полого диска, в котором располагается проницаемый элемент, плоские поверхности проницаемого элемента. плотно контактируют сс плоскими поверхностями полого диска., . Если имеет место противоток, то понятно, что необходимо средство для подачи s .проницаемый элемент второй жидкости, оно должно быть расположено на заданном расстоянии от оси вращения и предпочтительно у радиального наружного периметра проницаемого элемента. Например, проницаемый элемент может крепиться во вращающемся элементе, образуя промежуток между радиальным наоужным периметром 5

16

40 проницаемого элемента и внутренней rioверхностью вращающегося элемента, в этот промежуток вытекает первая жидкость, образуя жидкое уплотнение, через которое вторая жидкость может поступать в проницаемый элемент. Если вторая жидкость представляет собой смесь компонентов, то они могут подаваться в упомянутый промежуток через один и тот же или отдельные питатели, которые представляют собой обычно радиальные каналы, выполненные в корпусе вращающегося элемента.

При движении первой жидкости радиально наружу через вращающийся проницаемый элемент давление, действующее на нее, увеличивается. Поэтому, если имеет место противоток, То понятно, ITo B месте подачи в проницаемый элемент вторая жидкость должна быть под давлением, которое "îëüше давления первой >кидкосэи в этом месте проницаемого элемента.

Если проницаемы "элемент по ещен во вращающемся элементе. то устройство для подачи первой жидкости в проницаемый элемент обычно имеет отверстие во вращающемся элементе, через которое может протекать жидкость. Если вращающийся элемент представляет собой полый диск, то устройство для подачи обычно располагается на оси, хотя мы не исключаем возможность того, что его можно располагать между осью вращения, а также средством для подачи второй жидкости в проницаемый элемент.

Если первая жидкость является смесью ком- понентов, то их можно подавать г проницаемый элемент через одно и то же или отдельные

yñTp0ÉñTBç для подачи, например, их можно подавать через концентрические трубы, Если в данном изобретении применяетcs . проницаемый элемент, который опирается на вращающийся элемент, то устройство для выпуска первои жидкости или ее производной из враща ощегося элемента обычно включает в себя одно или несколько отвер"сий, расположенных по периферии вращающегося элемента на расстоянии от оси вращения, через это отверстие или отверстия жидкость может выходить B Виде капель. Например, если вращающийся элемент представляет собой полый диск, в котором располагается кольцевой проницаемый элемент, то отверстие обычно BblAQ/IHAfoT в виде расположеннои по окружности щели в стенке полого диска, и щель преимущественно непрерывна, или в наружной стенке выполнен ряд отверстий.

Если в устройстве, согласно данному изобретению, используется проницаемый элемент, расположенный во вращающемся элементе, то ус-. ройстао для выпуска второй

12 жидкости, ее компонентов или производной из вращающегося элемента обычно включа8Т 0 (:6(3Я ОДНО ИЛИ НВСКОЛЬКО ОТВ8РСТИИ ВО ((ра(((а(0(цемся 33(8(!анте, <(ерез KOT0pHU мо

:.-!.(?т протек <ть аторвл жидкость, ее компоненi i f Ид<-i f! 0(!1!360(3

:, «;.I 0!»i)*,»,1-. ° -год (-,с<- (»<((

1!Кг!(<(!

Об в(< (}! 0 м (1 б О г) н и,(г.

6(1!! .{1{;Т!<1.; 10 ((ОН ((Е Р, В !(00 I I<3(? (?, (1 ({(<Т (! !301(

° !.»с ».;,;,:, »1,,<»(с<»<П < 1! Q ",! (г jf»!1)! fс(1 (1 0; И:lf»<3(11<»Н<< -:. -<<)Оьгге 31-0; 0 (: (.ДИ I!0!/СТ Г({131йгс) Л ЬСЯ

<, (р Ге "1 13 (()г!I д а !10(° 1,1,!I I;(<11,4! 10 !if(»(1.»! -г 30ã (11 18Р, (16!183 СООТ()ат(;ТВУ(ОЩ(г!(,1 (3(3P630!11

Р»г П!(!(с<><ггаfi,.(,.(8 гго-де )< 01Я 60 ЛОЯШ-!<

< \i(:,Ц("Я -гг „Гг(;г(Ч !» ;("Д<< 0!! П(»(1(»)6((,,г (СЯ ifgif !(— .г,- ",а; (;г г)3! г:<11-., < !» Cf»0

:1!.! дичи !зс(г! Сра((3 -;(!!г!11, 1,<)(!(680и;H (i ()0 HI< (во)1I»!!. 6!l f-".V(61HT (<1 j! (f! 6 P8 0!а}00 ИйСЙ

3 Л 8 М 6 j Т, 8 С д И 0 Н 1 () И М Е и Я 6 Т (Я, С Н 8 (3< >} ", 6 (<() Т I.. Я

КанаЛГ!М. fIP()X0ffЯЩИМ ПО ОК()!(>КН(3СТИ B KoT00(,!ijf НЕКавт Г(8(3681! >(((11(КОСГ)., ОУ! 1(! fiffq

-;I88cI{0f1(»ê(3 соотв61ствующим обр;3 )м распс)д!0>ке((нь(>. )тег(033(1(!>Кнь(х сборников, на-пример< плоски„черпаков погружены B

}<8(1()г<1, < < (I0ff 3» 8(<Ю i В(,ем ца}г<тp(68)КНОИ СИЛ(1 первая >I((If(};0c r(; наг10авг! Яется чгз(163 сборI.I(-; D 000188T!;TBУ((пцве Ь(6СТО, (3)(18М!я Г(ресб(Ь!Вани<1 >КИГ«КОЗСТЕй Р. ПОО

8! 0 3 !ке скооостей течения ж(идкостей, =.; Пг! !!:-f!);" (" i81 ры ОКа= Ы Ба(ОТ СОВ "i(?CTI !08 деLI! Т!(!!г» На ВОРМЯ ((0(»1)Ь!Ваи(ля НЗ!(рИМ60 (" ли /})crfèf((tf<68òcÿ радиус (п()снглцаемо(.о

3j!6.(:!бита в виде диска(, а другие Оа()аметр(ч

Г(ол",еож lf аЮТСЯ Постог<ННУМИ ГО;)Реыя

П 13 (? (> Ы !) В Г И Я У }) 8 г

<3 1(,"г! 01 .0!<01<ò(» (((ения, а 3)pf«(!»<е г(ара(18т()ь(Ii07 !60?КО!6})(г) !("<1 Г!ОСТО«НН IM!

t:!-! О!! 1- (»! ИРД!<)TIE

П! 1< (11, B<;!!! 1<1 Ъг()6!4! (<(;;;з (.,

Понятно, что для создания в проницаемом элемента жидкой поверхности большой площади первая жидкость и/или вторая жидкость, если она находится в жидком со5 тоянии, должны преимущественно "смачивать" f)0 существу вс,о поверхность стенок пор проницаемого элемента. Смачивание

Пв()НИ! 1<<36(МОГО ЭЛЕМ6НТа 38ВИСИТ ОТ ДИНаМИческих (tfa Topaf), но Оно улучшается при

lA обеспечении равновесныхусдовий смачива((!f1, Так жидкость, име(огцая малое межфазное ната>кái(f!6 с проницаемым элементом, б це.г стремиг:»ся оттеснить от поверхности ппр (Ipolt!«! 66 0!-0 элемента жидкость, име(0(((у}0 большое l6>!<<63((08 натяжение с

)р!)ницаемым элементом, этому процессу (;- тесне((и(1 сг)особствует ма(!08 м8х(фазное

На-;qr.-„(}НИ<» f f, 1)}(j!1! г(ВУг(Я;<(Иг1 КОСТЯМИ ДЛЯ улучшения смачиваемости проницаемого ..О элема(к(а паве})х}!Ость 8ro (10р желательно

ПОКРЫВатЬ С<Ма<(ИВа(ОЩИМ аГЕНтОМ, ИЛИ СМа(!Нва!00.(!1;"1 ".;ã6H. Желательно добавлять, по кг)айней мере, а одну из жидкостей. Напри;.- ..p, если пер;-эой;:.0}дкость}о является вода, ;.5 ;,I{)f).-., проницаемого элемента имеют гид;;":Офобну(с г!о!)()р>{ность, например, прониЦ;-)О;.,:,!.-...::. Зле((ЕНТ !:;3(0.(06!)6H ИЗ СЕТКИ волокон под()гетра(()торзтилена, то соответ,",-!;;! ю!06=: (10(?6I)x(0cтно-активное вещест° ;О !Ii «<)КОО !<с:1- . додацндсульфа) 1!ат,)ИЯ ИЛИ (;, (ос(ф I!0!f), г<10>1{!103 добавлять в воду. Ссли п(ер()ал и Втооая с<)еды являют!".я >-:(идкими, <0 ;.:-."cò0 61(говна, пабы стенки пор смачиBB f(1cB е (l6pay!0 очередь, первой жидко,,(5 ст(»!О, Несколько проницаемых элементов, ка!?!(дь(й !Из которых снабжен соответствую1)...,(и сборником, обычно кожухом, можно сое, .! f

Гг«3 гг!ИКа(,!,<1! И, ХОТЯ (4Ы Не ИСКЛР)ЧаеМ ВОЗМОЖНОСТИ

П<)и:". ОНОНИЯ КВНРДЗ П 0 Г(80()фаоИИ С СООТВЕТСТ:.у ешим ство((я(1((гм устройством, KBK зто было опис6!!c! вы(((6. Понятно, что соответствующие насосы, г!)О <гго нужно, можно установить

45 в линиях, соединглощих соседние проницаемые элементы, Оптимально располагать

1((10!((1Ц<)8МЫ8 Э)18М6Н1 Ы (а ОЬ(Ц6(г(ОСИ. Жидкости могут протекать спутно через ряд элеи нтов, но 1!асто вь(годно их направлять

5(< и Огзтг<1 г) г)то ком, Таким образам, в данном изобретении так>хе и ()<здлагается устрОйство для Осуще сг(Вле((ия массообмзна между двумя жидки"

МИ ф<136»МИ, Пе,")ВВ)1 ИЗ KOTOPb(X ЯВЛЯВТСЙ

55 жидостью, г<одержащее несколько проИг)цае(»1!»(Х ЭЛ6МЕ: —:(тОВ, СОедИН8ННЫХПОСЛ6 у(озательно таким образом, что жидкости протекают !врез порь! проницаемь(х элемента присреднемускорении, поменьшей г г (;f6р6„(5U м/С .

1828406

Пример 1, Кольцевой проницаемый элемент, внутренний радиус которого 4,7 см и наружный радиус 9 см, выполненный из плетеной сетки 9031 (поверхность раздела

165 м, проницаемость 94 ) установлен в полом диске (фиг.1 и 2). Диск вращается со скоростью 2850 об!мин, при этом раскисленная вода с расходом 17 10 м /с подается в полый диск и происходит радиально наружу через поры плетенной сетки, а воздух проходит радиально внутрь, Была измерена концентрация кислорода в воде, выходящей из диска, по пробе pGcTBopBHHo го е ней кислорода. Опыт был повторен при скорости вращения 3350 об/мин. В дальнейших опытах в полом диске были размещены стеклянные шарики (диаметром 1,5 мм, поверхностью раздела 2400 м, пористость 50 ), опыты проводились при тех же самых условиях: расход воды и скорогть вращения. Так называемые обьемные коэффициенты массобмена были досчитаны по уравнению:

Я Ce> — С1

Ч п ф— С где Кг — коэффициент массообмена при регулировании по жидкой пленке, м с;

Q — обьемный расход воды, м /с;

V — объем, занимаемый проницаемым элементом, м;

С1 — концентрация кислорода в поступающей иоде;

С2 — концентрация кислорода в выходящей воде;

Ce> — равновесная концентрация кислорода в воде при окружающей температуре, а — пове >хность раздела проницаемого элемента (м }.

Результаты опытои приведены и табл.1, иэ которой следует, что увеличение среднего ускорения выше 5000 м/с2 приводит к росту обьемного коэффициента массообмена.

Л р и м е р 2, Кольцевой проницаемый элемент имеет внутренний радиус 4,75 см, наружный радиус 9 см и глубину 2,54 см, он выполнен из материала Ретимет 45 (поверхность раздела 2400 м /м "), пористость

96Я,. элемент установлен в полом диске, представленном на рис. t и 3. Диск вращался со скоростью 1450 об/мин: при этом раскисленная вода расходом 16,7 . 10 м /с подавалась в полый диск и проходила радиально наружу через поры материала Ретимет 45. а воздух с расходом 16,7 10 м /с поступал в полый диск и проходил радиально внутрь, Измерялась концентрация кислорода в воде на входе и выходе из полого диска путем отбора пробы на растворенный кислород. Обменный коэффициент массообмена подсчитывался по уравнению, при5 веденному в примере 1, Дальнейшие опыты проводились при увеличенных скоростях вращения, результаты приведены в табл.?, Из табл.2 мок о увидеть, что при увели10 чении среднего ускорения от величины приблизительно 5000 м/с имеет место заметный

2 рост обьемного коэффициента массообмена, Пример 3. Кольцевой проницаемый

15 элемент. имеет внутренний радиус 4,8 см, наружный радиус 9,7 см и глубину 2,54 см, он изготовлен из тканной ленты стекловолокна (тканая сетка 9048, поверхность раздела 1000 м /м, пористость 95%) и

2 3

20 установлен в .палом диске, как это показано на фиг.1 и 2. Диск вращается при 1000 об/мин, раскисленная вода с расходом 8,3 10 м /с подается в полый диск и протекает з радиально наружу сквозь поры в ленте из

25 стекловолокна, а воздух с расходом 8,3 10 м /с подается в полый диск и протекает з радиально внутрь. Концентрация кислорода в воде на входе и на выходе из полого диска измерялась по пробе растворенного кисло30 рода, Объемный коэффициент массообмена

Kie подсчитывался по уравнению, приведенному в примере 1, Дальнейшие опыты проводились при скорости вращения 1500 об/мин, 35 Для сравнения вышеупомянутые опыты были повторены, используя кольцевой элемент, наполненный стеклянными шариками диаметром 4 мм (поверхность раздела 900 м2/мз; и о ри сто сть 38 ";4).

40 Результаты этих опытов приведены в табл,3, из которой следует, «ro для проницаемых элементов, изготовленных из одного и того же материала и при приблизительно равных поверхностях раздела, большей по45 ристости соответствует больший коэффициент массообмена, причем эти проницаемые элементы иэготовлены из проволоки или волокон.

Пример 4, Кольцевой элемент(внут50 ренний радиус 4,5 см, наружный радиус 9,2 см, глубина 2,54 см, поверхность раздела приблизительно 350 м /мз и пористость

98% (изготовлен из тканой ленты из проволоки нержавеющей стали диаметром 120

55 мкм, он установлен в полом диске, как это показано на рис.1 и ". Диск вращается при

2000 об/мин, при этом оаскисленная вода с расходом 8,33 10 м /с и воздух с расходом 8,33 10 м /с подаются в проницаез

1828406

Таблица 1

Объемные каэффици8нты массаабмена систамь1 вада/кислОрад бъемные коэффициент

Г г

Скаоас 1 ь Врашени

Об/мин

Среднее ускорение, и/с.,.2 теклянные шарики

2850 6397 1,45

3350 8839 2,30

Объемные коэффициенl ы массоабмена среднее ускорение ию, ш а*|.- ю

Скорость вращения, об/мин Среднее ускорение, м/с !

382Î

5133

6969

8858

3350 мый элемент, как это показано в примере 1.

Концентрация кислорода в воде на входе и выходе измерялась как в примере 1, а объемный коэффициент массоабмена подсчитывался па формуле, приведенной в примере 1, В сравнительных экспериментах ис- пользовались проницаемые элементы, имеющие вышеупомянутые радиусы, глубинь1 и поверхности раздела, оНМ выполнены из тканной ленты из проволоки нержавеющей стали диаметром 150 и 250 мкм, саответственHi РезУ- IbTBTb1 Опытов пPOPcTBBë8Hb1 в табл,4, из которых следует, чта враща1ащееся массаобменное устройство, в катарам проницаамый элемент имеет валохиа диаметром менее 150 мкм, обеспечивает более высокие коэффициенты массаабмена, па

C1 iB 5H8H V Þ С TB KNM УСТРОЙСТВОМ с У 1401 ОРОГО пран1лцаемый элемент састаиг из волокон диаметром равным 150 мкм и более, .П р и и 8 р 5, Опыты, приведенные в примере 4. павта1рили, используя праницаемь1й элемент, изготовленный из материала

Ретимет 80 (внутренний радиус 4,5 см, наружный радиус 9,2 см, глубина 1,27 см, паверхносTii раздела 5600 м /м, эквивалентный диаметр волоко11 80 мкм). Объединенный козффици нт массаабмена составил 1,503 с

-1

П р и м 8 р 6, Ог1ыты, Г1ри1.:,Вд181111Ь18 в примере 5. повторили, используя праницаемый элемент, выполненный из материала

Ретимет 45, поверхность раздела 2400 м /м, эквивалентный диаметр волокон 160 мкм, Объемный коэффициент массообмена

5 составил 0,795 с 1, Формула изобретения

1, Устройство для реализации процесса массапередачи между двумя текучими фаза10 ми, из которых по крайней мере первая фаза явл тется жидкостью, содержащее проницаемый элемент, поверхности стенок которого образуют извилистый канал для прохождения текучих фаз, установленный с возмож15 настью вращения относительно оси, средство для подачи и выпуска текучих фаз, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью увеличения пропускной способности жидкости и обеспечения надежности, проница20 емый элемент выполнен из прядей волокон, фиарил или нитей, взаимосвязанных между собой в трехмерную основу, при этом элемент им881 пористость по меньшей мере

90,, и межфазную поверхность по меньшей

25 мепе 10ПО м /и .

2, Устройства по п.1„0 т л и ч а ю Щ е ес я там. гга пряд1и, волокна, фибрилы или

H1èTH им81ат таче 1ные связи.

3, Уст райства па пп,1 и 2,"о т л и ч а ю щ е30 8 с я 18м, что трехмерная основа выполенна из металла.

Зависимость объемного коэффициента от диаметра волокна

1828406

ТаблицаЗ

Таблица4

1828406

Р

Я./ / ! АЫ..) о Л

Г

„-Г 1: i

Я !

1828406

Составитель С.Баранова

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 2363 TL раж Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя на6„4/5

Производствен:o-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101

Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи Устройство для реализации процесса массопередачи 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ректификационным колоннам для сырья с меняющимся фракционным составом

Изобретение относится к элементам тепломассообмен ных аппаратов, применяемых в химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности, и предназначено для осуществления массообменных процессов, протекающих в центробежном поле

Изобретение относится к контактным и сепарационным устройствам и может быть использовано для выделения жидкости из потока газа, контакта жидкости с газом, например, в сеператорах и колоннах газовой, химической и нефтехимической промышленности

Изобретение относится к конструкциям роторных тепломассообменных аппаратов и может быть использовано в пищевой, химико- фармацевтической, химической и смежных отраслях промышленности при удалении из смесей значительных количеств легколетучего компонента в процессах концентрирования термолабильных веществ

Изобретение относится к устройствам для тепло-массообмена в системах пар (газ)-жидкость и может найти применение в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к способу селективного и/или неселективного испарения и/или разложения, в частности, углеводородных соединений в жидкой форме

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов тепломассообмена в системах пар (газ)- жидкость и может быть использовано в процессах ректификации, абсорбции в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам для осуществления контакта пара (газа) и жидкости в процессах ректификации или абсорбции и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, реализующих эти процессы разделения смесей

Изобретение относится к роторным аппаратам для проведения абсорбционных и ректификационных процессов, в частности для ректификации в условиях вакуума термически нестойких продуктов

Изобретение относится к устройствам для проведения тепломассообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость при проведении абсорбции, ректификации, дистилляции, концентрирования неорганических кислотных смесей в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к конструкциям роторно-пленочных аппаратов для проведения тепломассообменных процессов между жидкостью и газами и может быть использовано в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и холодоснабжения
Наверх