Аппарат для взаимодействия жидкости и газа

 

Аппарат относится к химической промышленности и предназначен для взаимодействия жидкости и газа. Аппарат содержит прямоугольную камеру, в нижней части прямоугольной камеры расположен ряд переливных ванн, а над ваннами расположен ряд смачиваемых в ваннах, движущихся в вертикальной плоскости бесконечных элементов в виде сетчатых лент. Газовый поток пронизывает пленки жидкости на сетках в направлении, перпендикулярном поверхности сеток. В пространстве между сетками размещены источники облучения поверхности контакта жидкости и газа в ультрафиолетовом, видимом или инфракрасном диапазонах - в зависимости от процессов, осуществляемых в аппарате. Основные преимущества: простота конструкции аппарата и его эксплуатации, большая поверхность контакта фаз, возможность регулирования режима контактирования фаз. 2 ил.

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

Известные поверхностные и пленочные колонные и трубчатые аппараты, в которых жидкость стекает по стенкам в виде тонкой пленки, и противотоком к ней движется газ, насадочные абсорбенты и барботажные колонны характеризуются малой поверхностью контакта фаз (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Госхимиздат, 1969, с. 484-524).

Прототипом является аппарат для обработки систем жидкость-газ, выполненный в виде прямоугольной камеры, в нижней части которой расположен ряд переливных ванн, а над ваннами расположен ряд смачиваемых в ваннах, движущихся в вертикальной плоскости, бесконечных элементов, выполненных в виде лент, имеющих уплотнения у боковых стенок камеры, а газовый поток движется параллельно движущимся лентам, огибая их сверху и снизу, совершая зигзагообразное движение (SU 85597, B 01 D 3/32, 1950).

Недостаток прототипа - зигзагообразное движение газа параллельно пленкам жидкости на движущихся лентах, образующих лабиринт внутри камеры аппарата, обусловливает значительное аэродинамическое сопротивление газовому потоку.

Целью изобретения является исключение изложенного недостатка.

Для достижения поставленной цели движущиеся в вертикальной плоскости бесконечные элементы выполнены в виде сеток, а газовый поток движется перпендикулярно плоскости сеток, диффундируя через пленки жидкости на поверхности сеток.

Описываемый аппарат изображен на фиг. 1 и 2 схематического чертежа, где приняты следующие обозначения: 1 - прямоугольная камера, внутри которой, в нижней ее части, расположен ряд переливных ванн 2, последовательно соединенных патрубками 3 и укрепленных на наклонном основании. Над ваннами расположен ряд смачиваемых в ваннах, движущихся в вертикальной плоскости, бесконечных сеток 4, натянутых на ведущие валики 5 и ведомые велики 6, ведущие валики снабжены зубчатыми колесами 7 с общей цепью 8, и перемещают сетки с пленками жидкости.

Прохождение газа через зазоры между поверхностью сетчатой ленты в виде полуцилиндра в верхней области, и верхней стенкой аппарата исключено запирающими устройствами 9, выполненными в виде пластин, один конец которых закреплен гибкой связью, с возможностью свободного поворота на верхней стенке аппарата, а вторые концы герметизирующих пластин 9 касаются поверхности сеток на валиках.

Герметичность низа аппарата, исключающая прохождение газа, минуя контакт с жидкостными пленками, обеспечивается ваннами 2, без зазоров примыкающими к стенкам камеры 1.

Уплотнение у боковых стенок камеры создается прохождением края плоской вертикальной части сетки через желоб, образующий вместе с краем сетки лабиринт.

Возможно уплотнение закреплением по краям сеток полос из резины (в условиях агрессивной среды - из фторопласта), примыкающих к поверхности стенок камеры 1, что допустимо, так как бесконечные элементы из сеток 4 перемещаются с малой скоростью. При этом размещение на внутренней поверхности камеры 1 параллельных полос для образования лабиринта не потребуется.

Кроме уплотнения, полосы из упругого материала улучшат сцепление с ведущими валиками 5 и исключат пробуксовывание сеток.

В зависимости от химической природы жидкой и газовой фаз сетки 4 могут быть выполнены из полимерных нитей или стеклоткани (например, при работе аппарата в режиме абсорбера для поглощения окислов азота), а также из каталитически активных металлов при проведении химических реакций. Размеры ячеек сеток могут изменяться в зависимости от вязкости и поверхностного натяжения жидкости.

Режим работы аппарата, исключающий образование брызг и их унос газовым потоком, и внутренняя геометрия аппарата позволяют разместить в свободном пространстве между сетками ряды источников (на чертеже не изображены), например ультрафиолетового излучения - при проведении фотохимических реакций, или источников инфракрасного излучения - при необходимости подогрева пленок жидкости, образующих поверхности контакта взаимодействующих фаз.

Верхняя стенка аппарата выполнена откидной - для удобства монтажа и эксплуатации аппарата.

Действие аппарата: жидкость по входному патрубку 10 поступает в первую переливную ванну 2, обволакивает пленкой поверхность сетки 4, образуя большую поверхность контакта фаз.

Благодаря разности уровней жидкость при постепенном насыщении газом или парами, проходит последовательно через все ванны и соответствующие им ленточные сетки и из последней ванны через патрубок выводится из аппарата.

Газ (пар) поступает в аппарат через патрубок 11, совершает в противотоке жидкости движение через пленки жидкости в ячейках сеток, движущихся с постоянно обновляющейся поверхностью пленок, и после контактирования со всем рядом пленок выводится из аппарата.

Режимы потоков определяются характером проводимых в аппарате процессов. Проникновение газа через пленки жидкости на поверхности движущихся сеток происходит преимущественно в режиме диффузии без нарушения сплошности пленок, что реализуется при низкоскоростном режиме потока газа и при проведении химических реакций или процессов абсорбции.

При повышенных скоростях газа возможны прорывы пленок в первых (от входа газа) рядах сеток, что допустимо при работе аппарата в режиме очистки газового потока от пыли.

Основные преимущества: простота конструкции аппарата и его эксплуатации, возможность регулирования режима контактирования изменением скорости движения сеток в широком диапазоне и интенсивностью подачи жидкости и газа в аппарат. Постоянство толщины пленки жидкости на всем протяжении вертикальной сетки - в отличие от многократно повышенной высоты слоя жидкости вблизи оси вращения диска в ротационных контактных аппаратах. Возможность интенсивного лучистого нагрева поверхности контакта фаз или ее облучения при проведении фотохимических реакций. Большая поверхность контакта фаз, приходящаяся на единицу объема аппарата.

Формула изобретения

Аппарат для взаимодействия жидкости и газа, выполненный в виде прямоугольной камеры, в нижней части которой на наклонной опоре расположен ряд переливных ванн, направляющих поток жидкости навстречу потоку газа, над ваннами расположен ряд движущихся в вертикальной плоскости бесконечных лент, причем каждая лента смачивается жидкостью в отдельной ванне, ленты имеют уплотнения у стенок камеры, отличающийся тем, что ленты выполнены в виде сеток, газовый поток пронизывает пленки жидкости на сетках в направлении, перпендикулярном поверхности сеток, а в свободном пространстве между вертикальными сетками размещены источники облучения контакта жидкости и газа в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах в зависимости от процессов, осуществляемых в аппарате.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2