SU980745A1 - Многокамерный тепломассообменный аппарат - Google Patents

Description

(54) МНОГОКАМЕРНЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

1

Изобретение относитс  к аппаратам, предназначенным дл  проведени  процессов тепломассообмена, а более конкретно к массообменным колоннам дл  систем газ- жидкость.

известен многока.мерный, масеообменный аппарат, включающий корпус с патрубками дл  ввода и вывода фаз с контактными ступен ми, содержащими завихр ющге устройство, сепаратор, сливные трубы и каплеотделитель 1.

Недостатки этого аппарата состо т в том, что организаци  пенного сло  в нем осуществлена таким образом, что аппарат имеет больщие размеры и неполно используетс  энерги  газового потока. В аппарате пенный слой образуетс  в контактной трубе, т. е. в части корпуса, расположенного между конструктивными ступен ми. Размер этой части (контактной трубы) зависит от высоты пенного сло , необходимого дл  нормальной работы аппарата. В свою очередь, высота пенного сло  зависит от многих факторов, таких как скорость газа, физических свойств жидкости и других. Скорость газового потока можно увеличить только до определенной величины, после

чего значительно увеличиваютс  каплеунос и размеры аппарата.

В подобных аппаратах высота пенного сло  составл ет 200-600 мм при скорости 2-7,5 м/с, а высота колонн достигает 3-х и более метров. Из-за наличи  осевой составл ющей скорости происходит неполное использование энергии газового потока дл  дроблени  жидкости и закрутки газожидкостного потока. За счет этого размеры капель больше, а поверхность контакта фаз и производительность аппарата меньще.

Цель изобретени  - увеличение производительности путем интенсификации процессов тепломассообмена и уменьшение габаритов аппарата за счет полного исполь15 зоваии  энергии газового потока.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в многокамерном тепломассообменном аппарате , включающем корпус с патрубками дл  ввода и вывода фаз с контактными ступен ми , содержащими завихр ющее устройство , сепаратор, сливную трубу и каплеотделитель , контактна  ступень снабжена центральным патрубком, сетчатым цилиндром и отсасывающей трубой, конец последней расположен в центральной зоне контактнои ступени, нижн   часть которой енабжена конусообразным поддоном с-о сливной трубой, образующей с контактной ступенью кольцевой канал дл  подачи газа, при этом сливна  труба размещена в верхней части нижележащей ступени, а центральный патрубок соединен с кольцевым каналом вышележащей ступени. Целесообразно контактную ступень выполнить расширенной в центральной части. На чертеже изображен многокамерный тепломассообменный аппарат, продольный разрез. Многокамерный тепломассообменный аппарат состоит из отдельных конструктивных ступеней, которые выполнены в виде вихревых камер, расположенных одна над другой . Перва  ступень 1 по ходу движени  газа в нижней части снабжена приемной камерой 2 с патрубком 3 дл  подачи газа и патрубком 4 дл  слива жидкости. Последн   ступень 5, расположенна  в верхней части колонны, имеет патрубок 6 дл  подачи жидкости. Над ней расположен каплеотбойник 7 с патрубком 8 дл  вывода газа. Кажда  вихрева  камера образована обечайкой 9, верхней профилированной крышкой 10: переход щей в центральный патрубок 11 и конусом 12, расположенным в нижней части камеры. Внутри корпуса 12 коаксна тьно е.му установлен конусообразный поддон 13, снабженный сливной трубой 14, нижний конец которой входит в центральную зону нижележащей вихревой камеры. Между конусом 12 и конусообразным поддоном 13 образован кольцевой канал 15. В вихревой ка.мере размещен направл ющий аппарат 16 с тангенциальными щел ми и вращающийс  диск 17 с лопатками 18. В центральную часть камеры входит нижний конец отсасывающей трубки 19 патрубка 1 внутри которого установлен цилиндр 20 из сетки. Центральный патрубок 11 с цилиндром 20 и отсасывающей трубкой 19 выполн ют роль сепаратора. Между патрубком 11 и цилиндром 20 образован кольцевой карман 21. Конструктивные ступени креп тс  между собой при помощи фланцев 22. Аппарат работает следующим образом. Газ вводитс  в приемную камеру 2 через патрубок 3 и по кольцевому каналу 15 равномерно поступает к направл ющему аппарату 16. Далее газ по тангенциальным щел м направл ющего аппарата 16 поступает в рабочую зону вихревой камеры. Проход  с больщой скоростью через щели, он приобретает вращательное движение. За счет энергии движущегос  газа закручиваетс  диск 17с лопатками 18. На диск 17 с выщележащей ступени по сливной трубе 14 поступает жидкость, котора  под действием центробежных сил отбрасываетс  в рабочую зону камеры. Газ на выходе из щелей дробит жидкость на мелкие капли и вовлекает их в совместное вращательное движение, образу  вращающеес  газожидкостное кольцо. В результате этого обеспечиваетс  непрерывное обновление поверхности , увеличиваетс  врем  контакта фаз, а, следовательно, интенсивно протекают процессы тепломассообмена. Избыток жидкости стекает в конусообразный поддон 13 и по сливной трубе 14 попадает на диск нижележащей ступени. Закрученна  газожидкостна  смесь поднимаетс  по верхней профилированной крыщке 10, при этом крупные капли и пленки жидкости стекают по ней вниз. Некотора  часть капель отбиваетс  при помощи лопаток 18. Затем газ, продолжа  вращатьс , проходит через сепаратор . Капли жидкости центробежными силами отбрасываютс  к периферии, проход т через  чейки сетки цилиндра 20 и попадают в кольцевой карман 21, откуда жидкость и газ, проскочивший через  чейки сетки, возвращаютс  в камеру по отсасывающей трубе 19, так как конец трубки помещен в центральную зону камеры, где создаетс  разр жение. Отделившись от жидкости равномерно распредел  сь, газ по кольцевому каналу 15 поступает к направл ющему аппарату следующей ступени. Вращение газа все врем  не прекращаетс , поэтому, пройд  через тангенциальные щели направл ющего аппарата, газ получает дополнительную подкрутку и поступает в рабочую зону. Таким образом, энерги  газожидкостного потока полностью не гаситс  на ступени, т. е. используетс  более полно. Так процесс повтор етс  на каждой ступени. После последней верхней ступени 5 перед выходом из колонны газ проходит через каплеотбойник 7 и очищенный через патрубок 8 выводитс  из аппарата. В отличие от других ступеней в верхнюю ступень 5 жидкость поступает через патрубок 6, а с нижней - жидкость отводитс  из аппарата через патрубок 4. Предлагаемый многокамерный тепломассообменный аппарата имеет р д преимуществ перед известным. Основным фактором  вл етс  то, что конструкци  его позвол ет увеличивать скорость газожидкостного потока, чего невозможно сделать в известных многоступенчатых колоннах без увеличени  размеров аппарата, так как увеличиваетс  унос жидкости потоком газа с нижележащих на вышележащие ступени. При организации вращающегос  динамического пенного сло  в предлагаемом аппарате более полно используетс  энерги  газового потока, так как осева  составл юща  скорости минимальна . Известно, что чем больще скорость газа , тем жидкость дробитс  на более мелкие частицы, а это значит, увеличиваетс  поверхность контакта фаз, и более интенсивно протекают процессы тепломассообмена. Важным в многоступенчатых колоннах  вл етс  обеспечение сепарации на каждой ступени , что позвол ет снизить брызгоунос и повысить скорость газовой среды.

В предлагаемом аппарате отделение жидкости происходит в несколькостадий. После взаимодействи  фаз газожидкостна  смесь движетс  в.верх, причем крупные капли и пленки жидкости отбрасываютс  к профилированной стенке и стекают по ней вниз в рабочую зону, частицы жидкости также отбиваютс  лопатками, а газ поступает в сепарационную часть, где капли через  чейки сетки проскакивают в кольцевой карман и отвод тс  оттуда при помощи отсасывающей трубки. В результате создаютс  хорощие услови  дл  проведени  различных массообменных процессов. Важно и то, что число ступеней в колонне можно измен ть в зависимости от проводимых процессов и взаимодействующих веществ, так как она состоит из набора конструктивных ступеней, которые легко разбираютс  и собираютс . Аппарат прост в эксплуатации, имеет малые размеры при больщой производительности.

Размеры предлагаемого аппарата в несколько раз меньше известных колонн. Это объ сн етс  тем, что высота вращающегос  пенного сло  в данном аппарате очень мала и находитс  на одном уровне с завихр ющим направл ющим аппаратом. По данным эксперимента оптимальна  высота сло  20 мм. В известной колонне пенный слой образуетс  над завйхр ющим устройством и достигает 200-600 мм.

Опытный образец многокамерного теплообменного аппарата был опробован в СКВ «Энергохиммаш и дал хорошие результаты. При одной и той же производительности известного и предлагаемого опытного аппарата металлоемкость последнего снижена в 4 раза. Аппарат предназначаетс  дл  получени  формальдегида. Возможно его применение и при других химических процессах. При получении формальдегида за счет интенсификации процесса абсорбции газов уменьщаютс  потери (по отрасли) формальдегида на 1400 т/г и метанола на 2500 т/г (по данным Новосибирского филиала КНПО «Карболит). При стоимости формальдегида В5 78 р;г и метанола 40-50 р/г годова  экономи  составл ет 1400-65+2500-40 191000 р. 0

Claims (2)

1. Многокамерный тепломассообменный аппарат, включающий корпус с патрубками

J дл  ввода и вывода фаз с контактными ступен ми , содержащими завихр ющее устройство , сепаратор, сливные трубы и каплеотделитель , отличающийс  тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена и уменьшени  габаритов за счет полного использовани  энергии газового потока, контактна  ступень снабжена центральным патрубком с сетчатым цилиндром и отсасывающей трубой, конец последней расположен в центральной зоне контактной ступени, нижн   часть которой снабжена конусообразным

поддоном со сливной трубой, образующей с контактной ступенью кольцевой канал дл  подачи газа, при этом сливна  труба размещена в верхней части нижележащей ступени , а центральный патрубок соединен с кольцевым каналом вышележащей ступени.

2. Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что контактна  ступень выполнена pacnmренной в центральной части.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1- Богатых С. А. Циклонно-пенные аппараты . Л., «Мащиностроение, 1978, с. 25.