Вихревая контактная ступень тепломассообменных аппаратов

Изобретение относится к контактным ступеням тепломассообменных аппаратов для проведения процессов ректификации, абсорбции, экстракции и может быть использовано в биотехнологии, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Вихревая контактная ступень состоит из царги, горизонтальной перегородки, переливного стакана, контактного патрубка, устройства для закрутки потока, состоящего из нижней и верхней крышек, профилированных пластин с заглушками, образующих каналы для прохода газа (пара). На нижней крышке под каждым каналом выполнено сквозное отверстие для прохода газа (пара), сообщающее газовую полость под горизонтальной перегородкой с полостью канала. На концах профилированных пластин установлены отбортовки, отогнутые по дуге окружности, концентричной дуге окружности контактного патрубка, и образующие каналы для выхода газа (пара) с наружной стороны устройства для закрутки потока и каналы для выхода газа (пара) с внутренней стороны устройства в жидкость, размещенную на горизонтальной перегородке. Технический результат: повышение эффективности массообмена за счет увеличения межфазной поверхности контакта и уменьшение неаэрированных (застойных) зон в жидкости, размещенной на ступени. 3 ил.

 

Изобретение относится к контактным ступеням тепломассообменных аппаратов для проведения процессов ректификации, абсорбции, экстракции и может быть использовано в биотехнологии, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известны тарелки барботажного типа, например колпачковая, предназначенная для контактирования газа или пара с жидкостью, состоящая из тарелки, на которой размещены газовые патрубки, колпачки и сливные трубки (А.Г. Касаткин Основные процессы и аппараты химической технологии. 10-е изд., стереотипное, доработанное. - с. 452. Перепечатано с изд. 1973 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 753 с.).

Основным недостатком такой тарелки (ступени) является ее низкая эффективность и производительность по пару (газу), а также высокая металлоемкость.

Наиболее близкой по технической сущности является вихревая контактная ступень для контактирования газа или пара с жидкостью, включающая царгу, по высоте которой в чередующемся порядке расположены горизонтальные перегородки тарелок: верхние тарелки снабжены центральным переливным и внешним сливным стаканом, а нижние тарелки - внешним переливным стаканом и сливным патрубком, на горизонтальных перегородках тарелок размещены устройства для закрутки пара (газа), состоящие из тангенциально установленных профилированных пластин, закрытых верхней крышкой с контактным патрубком и нижней крышкой с образованием каналов для прохода пара (газа), причем концы у двух рядом расположенных профилированных пластин со стороны входа пара (газа) соединены между собой заглушкой с образованием канала для прохода жидкости, на верхних крышках устройств для закрутки пара (газа) установлены цилиндрические вставки коаксиально с контактными патрубками, образующие полость для образования столба жидкости, а на верхних крышках выполнено хотя бы одно отверстие, сообщающее канал для прохода жидкости с полостью для образования столба жидкости, а на верхних крышках со стороны выхода пара (газа) установлены конические отбортовки, направленные вниз по ходу перемещения пара (газа). (Патент РФ №2484876, МПК B01D 3/30. Вихревая контактная ступень для контактирования газа или пара с жидкостью / Войнов Н.А., Ледник С.А., Жукова О.П.; №2012109149/05; заявл. 11.03.12; опубл. 20.06.13, Бюл. №17 (II ч.). - 9 с.; 7 ил.).

Однако, и эта вихревая контактная ступень металлоемка, обладает низкой производительностью по жидкости и сравнительно низкой эффективностью массообмена. Низкая производительность обусловлена организацией на ступени последовательного перетекания жидкости через устройства для закрутки потока, что не позволяет подать большой расход жидкости на ступень, как это практикуется в контактных ступенях, взятых за аналог. При определенных нагрузках по жидкости происходит захлебывание вихревой ступени или выход ее из кольцевого режима в барботажный, что снижает эффективность массообмена, так как в этом случае жидкость, находящаяся в полости, образованной цилиндрическими вставками и контактными патрубками, не контактирует с газом или паром.

Изобретение решает задачу повышения эффективности массообмена между жидкостью и паром (газом).

Технический результат заключается в повышении эффективности массообмена за счет увеличения межфазной поверхности контакта и уменьшения не аэрированных (застойных) зон в жидкости, размещенной на ступени.

Указанный технический результат достигается тем, что в вихревой контактной ступени тепломассообменных аппаратов, включающей царгу, горизонтальную перегородку, переливной стакан, контактный патрубок, устройство для закрутки потока, состоящее из верхней и нижней крышек, профилированных пластин, снабженных заглушками, образующих каналы для прохода газа (пара), согласно изобретению, на нижней крышке под каждым каналом для прохода газа (пара) выполнены сквозные отверстия, сообщающие газовую полость под горизонтальной перегородкой с полостью каналов для прохода газа (пара), причем профилированные пластины с обоих концов снабжены отбортовками, изогнутыми по дуге окружности, концентричной дуге окружности контактного патрубка, образующими каналы для выхода газа (пара), а отношение площади поперечного сечения каналов для выхода газа (пара) с наружной стороны устройства для закрутки потока к площади поперечного сечения каналов для выхода газа (пара) с внутренней стороны устройства для закрутки потока задают равным f1/f2=1,5-10.

В предложенном устройстве (вихревая контактная ступень тепломассообменных аппаратов) газ или пар поступает в полость каждого канала для прохода газа через сквозные отверстия, выполненные в крышке, распределяется на два потока (расходами пропорциональными отношению площади сечения каналов f1/f2), выходящих затем из каналов для выхода газа с наружной и внутренней стороны устройства для закрутки газа, что обеспечивает вращение жидкости и высокую межфазную поверхность, как во внутренней полости устройства, так и в полости, образованной устройством для закрутки потока и контактным патрубком, что повышает эффективность массообмена. А выполнение на концах профилированных пластин отбортовок, изогнутых по дуге окружности концентричной дуге окружности контактного патрубка, обеспечивает максимальный момент вращения в контактном патрубке, так как поток направлен по касательной к поверхности контактного патрубка и энергия струй газа, выходящих из каналов, не затрачивается на преодоление сил вязкого трения в поперечном направлении движения в слое жидкости, а идет на дробление газа на пузырьки, что увеличивает межфазную поверхность контакта, а, следовательно, и эффективность массообмена между жидкостью и газом.

Выполнение на нижней крышке под каждым каналом для прохода газа сквозных отверстий, сообщающих газовую полость под горизонтальной перегородкой с полостью каналов для прохода газа, установка на концах профилированных пластин отбортовок, изогнутых по дуге окружности, концентричной дуге окружности контактного патрубка, а также выполнение отношения площади сечения каналов для выхода газа с наружной стороны устройства для закрутки потока к площади сечения каналов для выхода газа с внутренней стороны устройства для закрутки потока равным f1/f2=1,5-10 позволяет увеличить эффективность массообмена.

На фиг. 1 представлен общий вид вихревой контактной ступени тепломассообменных аппаратов.

На фиг. 2 представлен разрез вихревой контактной ступени тепломассообменных аппаратов по сечению А-А.

На фиг. 3 представлен элемент контактной ступени тепломассообменных аппаратов Б с фигуры 2.

Вихревая контактная ступень тепломассообменных аппаратов состоит из царги 1, горизонтальной перегородки 2, переливного стакана 3, контактного патрубка 4, установленного с зазором к поверхности горизонтальной перегородки, устройства для закрутки потока 5, состоящего из нижней крышки 6, верхней крышки 7, профилированных пластин 8 с заглушками 9, образующих каналы для прохода газа (пара) 10. На нижней крышке 6 под каждым каналом 10 выполнено сквозное отверстие 11, для прохода газа (пара), сообщающее газовую полость под горизонтальной перегородкой с полостью канала. На концах профилированных пластин 8 установлены отбортовки 12, отогнутые по дуге окружности, концентричной дуге окружности контактного патрубка 4 и образующие каналы 13 для выхода газа (пара) с наружной стороны устройства для закрутки потока в полость 14, образованную устройством для закрутки потока 5 и контактным патрубком 4, и каналы 15 для выхода газа (пара) с внутренней стороны устройства в полость 16, устройства для закрутки потока 5. Площадь поперечного сечения каналов 13 для выхода газа с наружной стороны устройства для закрутки потока 5 - f1. Площадь поперечного сечения каналов 15 для выхода газа (пара) с внутренней стороны устройства для закрутки потока 5 - f2.

Площадь сечения каналов рассчитывается по формуле f=n×b×h. Где n - количество отверстий с наружной или внутренней стороны устройства для закрутки потока; b и h - ширина и высота каналов для выхода газа.

При f1/f2<1,5 снижается перемешивание и межфазная поверхность в жидкости, размещенной в полости, образованной контактным патрубком и устройством для закрутки потока, что снижает массообмен на ступени.

При f1/f2>10 снижается перемешивание и межфазная поверхность в жидкости, размещенной во внутренней полости устройства для закрутки потока.

Геометрические параметры устройства для закрутки пара (газа). Радиус отбортовок R=0,05-0,35 м. Ширина каналов для выхода газа 0,5-40 мм. Диаметр контактного патрубка 0,1-0,5 м.

Вихревая контактная ступень тепломассообменных аппаратов работает следующим образом. Рабочая жидкость подается через переливной стакан 3 на горизонтальную перегородку 2 и поступает в полость 14, образованную контактным патрубком 4 и устройством для закрутки потока 5 (на фиг. 1 для упрощения показан один элемент контактного патрубка) и в полость 16 устройства для закрутки потока. Газ (пар) из полости под горизонтальной перегородкой поступает в сквозные отверстия 11 и в каналах для прохода газа 10 разделяется на два потока один из которых перемещается по каналам 13, а второй по каналам 15 и поступают затем соответственно в полости 14 и 16, обеспечивая вращательное движение жидкости в них, дробление струй газа (пара), высокую межфазную поверхность, а, следовательно, высокий массообмен между жидкостью и газом (паром).

Использование заявляемой вихревой контактной ступени тепломассообменных аппаратов позволяет увеличить эффективность массообмена, что снижает капитальные и текущие затраты, а, следовательно, и себестоимость выпускаемого продукта.

Вихревая контактная ступень тепломассообменных аппаратов, включающая царгу, горизонтальную перегородку, переливной стакан, контактный патрубок, устройство для закрутки потока, состоящее из верхней и нижней крышек, профилированных пластин, снабженных заглушками, образующих каналы для прохода газа (пара), отличающаяся тем, что на нижней крышке под каждым каналом для прохода газа (пара) выполнены сквозные отверстия, сообщающие газовую полость под горизонтальной перегородкой с полостью каналов для прохода газа, причем профилированные пластины с обоих концов снабжены отбортовками, изогнутыми по дуге окружности, концентричной дуге окружности контактного патрубка, образующими каналы для выхода газа, а отношение площади поперечного сечения каналов для выхода газа с наружной стороны устройства для закрутки потока f1 к площади поперечного сечения каналов для выхода газа с внутренней стороны f2 устройства для закрутки потока задают равным f1/f2=1,5-10.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу и системе для сбора, осаждения и отделения химических соединений в потоках текучей среды, которые обеспечивают отделение химических соединений их потоков текучей среды в результате конденсирования на твердой большой поверхности и в результате отделения и накопления химических соединений.

Изобретение может быть использовано при обработке газа, улавливании СО2, дистилляции или трансформации воздуха на плавучих баржах, предназначенных для сбора углеводородов на шельфовых установках.

Изобретение может быть использовано при обработке газа, улавливании СО2, дистилляции или трансформации воздуха на плавучих баржах, предназначенных для сбора углеводородов на шельфовых установках.

Изобретение относится к массообменным устройствам роторной конструкции и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности для обработки газа жидкостью.

Изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности для обработки газа жидкостью. Технический результат по обеспечению качественной обработки газа при длительной эксплуатации достигается тем, что аппарат для обработки газа содержит корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0,3-0,35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, при этом штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, кроме того, наружная поверхность вала фильтрующего барабана выполнена с покрытием из наноматериала в виде стеклообразной пленки, при этом каплеуловитель выполнен в виде полусферы со смещением центральной оси в сторону внутренней боковой поверхности корпуса, причем у основания полусферы расположен желобообразный сборник каплеобразной абсорбирующей жидкости, соединенный с вертикальным каналом ее слива в днище корпуса, при этом наружная боковая поверхность корпуса покрыта витыми тонковолокнистыми пучками из базальтового материала, продольно вытянутыми снизу вверх.

Изобретение предназначено для тепломассообмена. Распределительная тарелка для колонны обмена теплом и/или массой между газом и жидкостью содержит средства (4) для прохождения указанного газа через указанную тарелку (2) и по меньшей мере один канал (6) для прохождения указанной жидкости через указанную тарелку (2).

Изобретение относится к области нефтехимии и может быть использовано, в частности, в процессах получения олефиновых углеводородов, используемых в производствах синтетических каучуков, пластмасс, высокооктановых компонентов бензина и других органических продуктов.

Изобретение относится к области нефтехимии и может быть использовано, в частности, в процессах получения олефиновых углеводородов, используемых в производствах синтетических каучуков, пластмасс, высокооктановых компонентов бензина и других органических продуктов.

Изобретение относится к тепло-, массообменном оборудованию. Насадка содержит образующие пакет ячейки.

Изобретение относится к тепло-, массообменном оборудованию. Насадка содержит образующие пакет ячейки.

Изобретение относится к химической технологии и технологии переработки нефти и газа, в частности к аппаратам для проведения химико-технологических процессов в системах «газ-жидкость».

Изобретение относится к устройствам отделения капельной жидкости, механических примесей от газового потока. Сепарирующее устройство включает фильтрационную камеру с боковой проницаемой поверхностью, снабженную верхней и нижней крышками и установленным по оси фильтрационной камеры на ее входе завихрителем.

Изобретение относится к химической, металлургической, энергетической, пищевой и другим отраслям промышленности, где необходима очистка воздуха от примесей. Устройство для очистки газа, включающее цилиндрический вертикально ориентированный корпус с патрубками для подвода газа и жидкости в верхней его части и с патрубками для отвода жидкости и газа в нижней его части, корпус состоит из, как минимум, двух частей, расположенных одна на другой, каждая из которых представляет собой цилиндрический корпус с фланцами, выполненными с возможностью соединения частей корпуса друг с другом, и размещенные в корпусе один над другим смесительные блоки, каждый из смесительных блоков имеет обечайку с тангенциальными щелями в стенках, образованными тангенциальными лопатками, расположенными по касательной к окружности, верхняя часть обечайки закрыта верхним диском, диаметр которого равен диаметру обечайки, а нижняя часть обечайки закреплена на нижнем диске, который содержит центральное отверстие, диаметр которого меньше, чем диаметр обечайки, сепарационный блок, размещенный под центральным отверстием диска последнего смесительного блока, перекрывающий сечение центрального отверстия нижнего диска и снабженный тангенциальными лопатками, расположенными по касательной к окружности, при этом нижний диск каждого смесительного блока жестко закреплен между фланцами частей корпуса, диаметр нижнего диска больше диаметра внутренней поверхности корпуса, а сепарационный блок имеет нижнее основание в форме на основе усеченного конуса, обращенного своим меньшим основанием к отверстию нижнего диска смесительного блока, и дополнительно содержит козырек, выполненный по периметру нижнего основания сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса, а лопатки сепарационного блока ориентированы в противоположную сторону, чем лопатки смесительных блоков.

Изобретение относится к контактным устройствам для тепло-, массообменных и сепарационных процессов и может быть использовано при очистке газа от мелкодисперстных механических примесей и капельной жидкости, в процессах абсорбции, десорбции и ректификации.

Изобретение предназначено для массообменных аппаратов, может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, дистилляции. Клапанная тарелка установлена в корпусе, включает основания с рядами отверстий для прохода газа, каждый ряд отверстий перекрыт плоскими клапанами и снабжен шарниром или направляющим элементом, ограничителями перемещения, перегородки, образующие со стенкой корпуса аппарата переливные карманы.

Изобретение предназначено для массообмена. Контактная тарелка для массообменной колонны содержит полотно тарелки для приема на нем потока жидкости, при этом указанное полотно тарелки имеет множество отверстий для прохождения сквозь них поднимающегося пара и множество клапанных крышек, при этом каждая указанная клапанная крышка установлена над соответствующим одним из указанных отверстий и имеет центральный участок, расположенный на расстоянии от указанного полотна тарелки и над соответствующим отверстием, и по меньшей мере одну направляющую лопатку, проходящую в боковом направлении и вниз от указанного центрального участка к указанному полотну тарелки для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, к указанному полотну тарелки.

Изобретение предназначено для сорбции. Вращающийся слой насадки, расположенный на вращающемся валу, содержит первый слой насадки и второй слой насадки, расположенные смежно друг с другом вдоль вала.

Изобретение относится к области нефтехимического аппаратостроения, а именно, к оборудованию установок для получения нефтяных битумов различных марок путем окисления нефтяного сырья, используемых в различных областях промышленности, а более конкретно для проведения тепломассообменных процессов получения олигомерного битума.

Группа изобретений относится к конструкциям массообменных колонн, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, и может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа в химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологии фракционирования водно-органических смесей и используется в химической, нефтехимической, газодобывающей промышленности. .

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ получения агарициновой кислоты из глубинно культивированного мицелия гриба трутовика лекарственного (Fomitopsis of ficinalis Will.

Изобретение относится к контактным ступеням тепломассообменных аппаратов для проведения процессов ректификации, абсорбции, экстракции и может быть использовано в биотехнологии, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Вихревая контактная ступень состоит из царги, горизонтальной перегородки, переливного стакана, контактного патрубка, устройства для закрутки потока, состоящего из нижней и верхней крышек, профилированных пластин с заглушками, образующих каналы для прохода газа. На нижней крышке под каждым каналом выполнено сквозное отверстие для прохода газа, сообщающее газовую полость под горизонтальной перегородкой с полостью канала. На концах профилированных пластин установлены отбортовки, отогнутые по дуге окружности, концентричной дуге окружности контактного патрубка, и образующие каналы для выхода газа с наружной стороны устройства для закрутки потока и каналы для выхода газа с внутренней стороны устройства в жидкость, размещенную на горизонтальной перегородке. Технический результат: повышение эффективности массообмена за счет увеличения межфазной поверхности контакта и уменьшение неаэрированных зон в жидкости, размещенной на ступени. 3 ил.

Наверх