Способ смешивания газа с жидкостью
Изобретение относится к способам смешивания газов с жидкостью и может быть использовано для очистки газовых потоков в любой отрасли промышленности и энергетики. Способ состоит в двухступенчатом смешивании газа с жидкостью в виде пены. На первой ступени процесс осуществляют в струйном аппарате посредством пульсационной подачи активного потока газа в сопло аппарата. При этом активный поток инжектирует этот же газ через жидкость с образованием пены. Активный и инжектируемый газ смешиваются с пеной в камере смешения струйного аппарата, и в процессе смешения жидкость в виде пены поглощает отдельные компоненты газового потока. Часть пены разрушается с образованием мельчайших капелек, которые также взаимодействуют с газом. Поглощение компонентов газа происходит каплями и пленкой конденсата на перфорированных поверхностях в диффузоре струйного аппарата, подверженных вибровоздействию и охлаждаемых. Вторая ступень включает пористый фильтр, подверженный вибрации и смоченный жидкостью. Технический результат состоит в полном растворении газовых компонентов в жидкости. 1 ил.
Изобретение относится к способам смешивания газов с жидкостью и может быть использовано для очистки газовых потоков в любой отрасли промышленности и энергетики.
Известен способ смешивания газа с жидкостью, который реализуется в устройстве (патент РФ № 2002494). Способ осуществляется в смачиваемом пористом фильтре, подверженном вибровоздействию. Однако при реализации этого способа поглощение оксидов, составляющих газовые потоки от энергоустановок, недостаточно вследствие кратковременности контакта двух фаз.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ смешивания газа с жидкостью, осуществляемый в устройстве (патент РФ № 2166356), в котором смешивание газа с жидкостью происходит в процессе конденсации насыщенного пара при его пульсационной подаче, последующем поглощении газа конденсатом на вибрирующих и принудительно охлаждаемых тепловыми трубами поверхностях.
Этому способу присущи следующие недостатки, снижающие его эффективность: необходимость затраты энергии на получение насыщенного пара; неполное растворение газовых компонентов в жидкости вследствие малой поверхности контакта двух фаз.
Указанные недостатки исключаются предлагаемым изобретением. Для этого предлагается в известном способе смешивания газа с жидкостью, при котором поток газа подают под пористый фильтр, смачиваемый жидкостью и подверженный вибровоздействию, согласно изобретению газовый поток предварительно смешать с жидкостью в виде пены в камере смешения струйного аппарата, при этом пену получают барботажем через пенообразующую жидкость того же газа, и затем поток направить в диффузор на перфорированные охлаждаемые тепловыми трубами и подверженные вибрации поверхности, на которых конденсируются капли пены, образующиеся в результате ее разрушения, а за счет увеличения парциального давления газа над пленкой жидкости по ходу диффузора растворимость газов в жидкости возрастет.
На первой ступени процесс осуществляют в струйном аппарате посредством пульсационной подачи активного потока газа, смешиваемого с жидкостью, в сопло аппарата. При этом активный поток инжектирует этот же газ через жидкость с образованием пены, активный и инжектируемый газ смешиваются с пеной в камере смешения струйного аппарата, и в процессе смешения жидкость в виде пены поглощает отдельные компоненты газового потока. В процессе смешения часть пены разрушается с образованием мельчайших капелек, которые также взаимодействуют с газом. Поглощение компонентов газа при этом происходит этими каплями и пленкой конденсата, который образуется на перфорированных поверхностях, размещенных в диффузоре струйного аппарата коаксиально, подверженных вибровоздействию и дополнительно охлаждаемых посредствам тепловых труб, оребрением одного конца которых являются указанные перфорированные поверхности. Вторая ступень служит для растворения не поглотившихся компонентов газового потока в жидкости посредством подачи газа через пористый фильтр, подверженный вибрации и смоченный жидкостью.
На чертеже схематично изображена установка, на которой реализован способ.
Установка представляет собой устройства, соединенные последовательно, и состоит из стеклянной колонки 1 с пористой стеклянной пластиной (диспергатор) 2, расширительного сосуда 3, которые предназначены для создания и подвода пенообразующего раствора по трубке 4. Процесс смешения осуществляется в струйном аппарате 5 с рабочим соплом 6, патрубком подачи активного потока газа 7 и патрубком 8, через который инжектируется этот же газ с пеной, камерой смешения 9 и диффузором 10. Объем диффузора 10 заполнен коаксиально расположенными перфорированными поверхностями 11 и снабжен тепловыми трубами 12, оребрением которых на конце испарения являются перфорированные поверхности. Патрубок подачи газа 7 и диффузор 6 соединены с виброприводом 13. Во избежание передачи вибрации на подводящие трубопроводы, для компенсации вибрации предназначены сильфоны 14. Отводящий трубопровод 15 предназначен для подачи не поглощенных газов в сосуд 16 под пористый фильтр 17, соединенный с вибропроводом штоком 18. Пористый фильтр 17 смачивается жидкостью посредствам разбрызгивателя 19. Патрубок 20 служит для отвода остаточных газов. Трубопроводы 21 служат для сброса конденсата через вентиль 22, подачи жидкости на разбрызгиватель 19 и на химическую обработку через вентиль 23. Подпитка жидкостью осуществляется через вентиль 24.
Способ осуществляют на описанной установке следующим образом. Пенообразующий раствор подается из расширительного сосуда 3 по трубке 4 в стеклянную колонку 1 на поверхность пластины 2. Инжектируемый поток газа, проходя через диспергатор 2 создает эффект барботажа через объем пенообразующего раствора. В струйном аппарате 5 по подверженному вибровоздействию патрубку 7 подают растворяемый газовый поток, например отработавший газ энергоустановок. Через патрубок 8 инжектируется пена, образованная барботажем того же газа. В камере смешения 15 происходит смешивание потока газа с пеной с поглощением (растворением) компонентов газового потока. Поток направляют в диффузор 10, где за счет увеличения давления газа над пленкой жидкости будет происходить дополнительное увеличение растворимости газов в жидкости. При контакте горячего газа с пленкой жидкости часть ее будет испаряться, а часть разрушаться с образованием мелких капелек. Поэтому в диффузоре, заполненном перфорированными поверхностями 11, охлаждаемыми тепловыми трубами 12, испарившаяся жидкость будет конденсироваться на этих мелких каплях и на перфорированных поверхностях. Одновременно с этим процессом происходит процесс смешения нерастворившегося газа с жидкостью, то есть на пленке конденсата, образующегося на перфорированных поверхностях 11, подверженных вибровоздействию от вибропривода 13. Вибровоздействие на тепловые трубы также интенсифицирует их работу.
Образовавшийся конденсат с растворившимися в нем газами отводится по трубопроводу 21, а не растворившиеся газы по трубопроводу 15 направляются в сосуд 16 под пористый фильтр 17, который смачивают жидкостью через разбрызгиватель 19. Поглощение газа жидкостью происходит в порах фильтра 17, подверженного вибровоздействию. Не поглотившийся газ отводят по патрубку 20, а жидкость при полном насыщении ее газом (контролируется по величине водородного показателя) направляют на химическую обработку-нейтрализацию по трубопроводу 21 через вентиль 23.
Формула изобретения
Способ смешивания газа с жидкостью, при котором поток газа подают под пористый фильтр, смачиваемый жидкостью и подверженный вибровоздействию, отличающийся тем, что газовый поток предварительно смешивают с жидкостью в виде пены в камере смешения струйного аппарата, причем пена образуется при барботаже через пенообразующую жидкость того же газа и затем поток направляют в диффузор на перфорированные охлаждаемые тепловыми трубами и подверженные вибрации поверхности, на которых конденсируются капли пены, образующиеся в результате ее разрушения, а за счет увеличения парциального давления газа над пленкой жидкости по ходу диффузора увеличивается растворимость газов в жидкости.
РИСУНКИ
