Аппарат для обработки систем жидкость - газ

 

Изобретение относится к химической промышленности и предназначено для осуществления химического взаимодействия жидкости и газа, проведения процессов тепломассообмена, абсорбции и газоочистки. Сущность изобретения: противоток жидкости и газа в вертикальном аппарате создается гравитационным движением жидкости по контактным устройствам в форме усеченных конусов из сеток, вращающихся, расположенных на валу, и неподвижных, закрепленных на внутренней цилиндрической поверхности аппарата. Жидкость на вращающемся конусе движется от центра к периферии аппарата, перетекает на поверхность неподвижного конуса, стекая по его поверхности от периферии к центру аппарата - на следующую вращающуюся тарелку, размещенную ниже, и т. д. Навстречу идет поток газа. 2 ил.

Изобретение относится к химической промышленности и предназначено для химического взаимодействия жидкости и газа, проведения процессов абсорбции, тепломассообмена и газоочистки.

Известны ротационные аппараты с противоточным движением газа и жидкости, у которых на вертикальном валу закреплены конические тарелки с кольцевыми ребрами. Эти вращающиеся тарелки чередуются с неподвижными коническими тарелками, закрепленными на стенах аппарата [1] Известен аппарат, где контакт между жидкостью и газом осуществляется между вращающимся диском с концентрическими кольцами и неподвижным диском с лопатками, о которые ударяются капли, вновь падающие на вращающийся диск. Газ (пар) движется противоточно через узкий кольцевой зазор между вращающимся диском и корпусом аппарата и далее проходит через лабиринт, образуемый вертикальными лопатками [2] Недостатки аналогов: газ (пар) движется в вертикальном направлении через узкий кольцевой зазор между вращающимся конусом (диском) и корпусом аппарата, зазор создает весьма незначительное живое сечение, составляющее 5-7% от площади поперечного сечения аппарата. Дальнейшее движение газа в горизонтальном направлении происходит через лабиринт, образуемый системой вертикальных преград, создающих значительное сопротивление газовому потоку. Аналогичное сопротивление создают кольцевые ребра конических тарелок. Изложенное обусловливает низкую производительность аппаратов, исключающую их использование в многотоннажных производствах. В известных аппаратах не создаются сплошные пленки жидкости газ омывает каскады капель.

Цель изобретения исключение изложенных недостатков: повышение полноты химических реакций и интенсивности тепломассообменных процессов за счет увеличения живого сечения аппарата, снижения сопротивления движению потока газа при одновременном упрощении конструкции аппарата.

Цель достигается тем, что в аппарате для обработки систем жидкость-газ, содержащем подвижно установленные на валу контактные элементы и неподвижно закрепленные на корпусе контактные элементы, при этом контактные элементы выполнены в виде конусов и их поверхности параллельны друг другу, согласно изобретению конусы выполнены усеченными и их поверхности сетчатыми.

На фиг.1 представлена схема аппарата, где 1 патрубок для подачи жидкости в аппарат, 2 сетчатые конусные контактные устройства, закрепленные на валу 3 и вращающиеся вместе с ним, 4 сетчатые конусы, закрепленные на внутренней поверхности аппарата, передающие поток жидкости от периферии аппарата в центр вращения нижерасположенного сетчатого конуса, 5 патрубок для отвода из аппарата жидкости, прореагировавшей с газом, 6 патрубок для подачи в аппарат газового потока, 7 отвод из аппарата прореагировавшего потока газа.

Корпус аппарата выполнен из двух полуцилиндров (фиг.2) на которых с заданным шагом расположены закрепленные на внутренней поверхности полуцилиндров симметрично размещенные на противоположных частях корпуса аппарата половинки сетчатых усеченных конусов.

При монтаже аппарата два полуцилиндрических корпуса размещают на опорах по обе стороны вертикального вала с жестко закрепленными на нем сетчатыми конусами. Опоры снабжены направляющими, параллельными образующим сетчатых конусов, закрепленных на валу и на внутренней поверхности полуцилиндров, образующих вертикальных корпус аппарата. По мере сближения полуцилиндров аппарат края половинок сетчатых конусов закрепленных на стенках, сближаются. При полном контакте полуцилиндров корпуса аппарата их фиксируют креплениями (с герметизирующими прокладками), при этом края половинок сетчатых конусов перекрывают друг друга с небольшим избытком при сдвиге одной половины сетчатого конуса на толщину сетки по отношению к другой половине сетчатого конуса.

Рамки из металла или стеклопластика служат опорой для сеток.

В зависимости от химической природы жидкой и газовой фаз и продуктов реакций при их взаимодействии сетчатые конуса могут быть выполнены из полимерных нитей, углепластика, стеклоткани, а также каталитически активных металлов при проведении каталитических реакций.

После описанной сборки аппарат готов к работе, которая осуществляется следующим образом.

По патрубку 1 в аппарат подают дозированный поток жидкости на вращающийся верхний сетчатый конус 2. Восходящий пленочно-струйный поток жидкости равномерно распределяется по поверхности сетчатого конуса 2, двигаясь к его периметру. Достигая краев конуса 2, жидкость центробежной силой отбрасывается на внутреннюю поверхность вертикального корпуса реактора, откуда стекает на края сетчатого конуса 4 и под действием силы тяжести стекает по наклонной поверхности конуса 4 к центру аппарата, передавая поток на вращающийся сетчатый усеченный конус, расположенный ниже.

Процесс движения жидкости повторяется в той же последовательности по всей высоте аппарата, а навстречу потоку жидкости противотоком движется поток газа, диффундируя через пленки, омывая струи и каскады капель диспеpгирующейся при движении жидкости.

На вращающихся поверхностях создается турбулентный режим течения жидкости с формированием различных типов вихрей. Толщина движущейся пленки жидкости пропорциональна угловой скорости вращения в степени 0,5.

Изменением режима подачи жидкости или скорости вращения вала можно изменять толщину пленки жидкости и структуру ее потоков. При проведении низкоскоростных химических реакций и процессов абсорбции создают режим образования сплошных пленок на поверхности сетчатых конусов с целью исключения проскоков газа, минуя жидкостные преграды. При этом режиме низконапорный поток газа диффундирует через пленки жидкости в режиме диффузии.

При высокоскоростных химических реакциях и при работе аппарата в режиме газоочистки (удалении пыли из газовых потоков) увеличением скорости вращения сетчатых усеченных конусов создают режим, нарушающий пленочное движение жидкости. При удалении от оси вращения пленочное движение перейдет в струйное, а струи преобразуются в каскады капель с дальнейшим увеличением площади контакта фаз. При этом можно осуществлять контактирование жидкости со скоростными высоконапорными потоками газов.

При центробежном высокоскоростном движении струй и капель, жидкости, перпендикулярном направлению движения газового потока, унос капель жидкости будет минимальным.

Формула изобретения

Аппарат для обработки систем жидкость газ, содержащий подвижно установленные на валу контактные элементы и неподвижно закрепленные на корпусе контактные элементы, при этом контактные элементы выполнены в виде конусов и их поверхности параллельны одна другой, отличающийся тем, что конуса выполнены усеченными, а их поверхности сетчатыми.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2