массообменный аппарат
Классы МПК: | B01D3/28 ректификационные колонны с поверхностным контактом и вертикальными направляющими, например с пленочным режимом B01D47/02 пропусканием газа, воздуха или пара над жидкостной ванной или через нее |
Автор(ы): | Серов А.В., Смыслов В.А., Чуринов А.Г. |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "Торговый Дом "Химпром" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-05-27 публикация патента:
20.04.2001 |
Изобретение относится к аппаратурному оформлению тепломассообменных процессов, таких, как ректификация, абсорбция, конденсация пара, охлаждение парогазовых смесей и др., и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и родственных отраслях промышленности. Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение эксплуатационных возможностей при более эффективном функционировании аппарата. Для достижения этого выходы патрубков подачи газа, смонтированные сверху и/или с боковых сторон корпуса, заглублены непосредственно ниже уровня тканого контактного устройства (ТКУ) в подсеточное пространство, причем высота Н от верхнего уровня ТКУ до конца нижней части корпуса составляет H
2
(4
)/(dэкв
g), м, где
- коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м; dэкв - диаметр, эквивалентный ТКУ, м;
- плотность жидкости, кг/м3; 2 - коэффициент, учитывающий амплитуду пульсаций газожидкостного слоя; g - ускорение свободного падения, м/с2. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165027/8805.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/961.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/961.gif)
Формула изобретения
Массообменный аппарат, содержащий вертикальный корпус, газораспределительное контактное устройство в виде решетки, патрубки для подачи и вывода газа, сборник жидкости, размещенный в нижней части корпуса, при этом выход патрубка подачи газа заглублен непосредственно ниже контактного устройства в подрешеточное пространство, отличающийся тем, что газораспределительное контактное устройство, выполненное в виде тканой сетки, размещено на высоте H до конца нижней части корпуса аппарата с днищем или без него и составляет не менее![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165283/2165283-2t.gif)
где 2 - коэффициент, учитывающий амплитуду пульсаций газожидкостного слоя;
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
dэкв - диаметр эквивалентный тканой сетки контактного устройства, м;
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/961.gif)
g - ускорение свободного падения, м/с2.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к аппаратурному оформлению тепломассобменных процессов, таких как ректификация, абсорбция, конденсация пара, охлаждение парогазовых смесей и др., и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и родственных отраслях промышленности. В последнее десятилетие широкое применение в промышленности находят массообменные аппараты, в которых для формирования поверхности контакта фаз в системе газ-жидкость в качестве контактного устройства (газораспределительной решетки) используют синтетические тканые материалы [1,2] или тарелки из тканых полимерных структур [3,4]. Теоретические исследования гидродинамики и массообмена газожидкостного слоя на тканых контактных устройствах (ТКУ), подтверждающие их преимущества по сравнению с традиционными, изложены в литературе [5]. Наиболее близким по технической сущности и достаточному эффекту является массообменый аппарат [6], который содержит вертикальный корпус, газораспределительное контактное устройство в виде решетки, патрубки для подачи и ввода газа, сборник жидкости, размещенный в нижней части корпуса, при этом выход патрубка подачи газа заглублен непосредственно ниже контактного устройства в подрешеточное пространство. В указанном аналоге газ подается по патрубку внутрь корпуса под решетку, отжимает жидкость вниз, выдавливает часть жидкости в полость под решеткой, образуя под решеткой газожидкостную "подушку". Далее газ пересекает решетку, дробится на множество мелких пузырьков и барботирует через толщу жидкости, находящейся над решеткой. К недостаткам этой конструкции аппарата, принятой в качестве прототипа, следует отнести следующие:- распределение газа по всей площади решетки неравномерно, особенно при низкой скорости газа;
- сложность использования этой конструкции в качестве аппарата погружного типа и невозможность его использования без днища. При использовании указанной в прототипе решетки при скорости газа в аппарате до
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/8776.gif)
H
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165027/8805.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/961.gif)
где 2 - коэффициент, учитывающий амплитуду пульсаций газожидкостного слоя;
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
dэкв - диаметр эквивалентный тканой сетки контактного устройства, м;
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/961.gif)
g - ускорение свободного падения, м/с2. На фиг. 1 схематично изображен вертикальный разрез предлагаемого аппарата погружного типа без днища с верхним центральным вводом; на фиг. 2 - то же, с верхним боковым вводом; на фиг. 3 - вертикальный разрез аппарата с днищем и боковыми вводами газа. Массообменный аппарат состоит из корпуса 1, внутри которого горизонтально по сечению корпуса 1 размещено ТКУ 2. При большом диаметре корпуса может быть использована секционная конструкция ТКУ. Входной патрубок или патрубки подачи газа 3 смонтированы сверху с центральным (фиг. 1) или верхним боковым (фиг. 2) вводом подачи газа. На фиг. 3 показаны боковые вводы входных патрубков 3 в корпус аппарата и их выходы 4 внутри корпуса 1. Выходы патрубков 4 подачи газа заглублены непосредственно ниже уровня ТКУ 2 в подсеточное пространство 5. Выходной патрубок отвода газа 7 смонтирован в верxней части корпуса 1. Жидкость 6 заполняет нижнюю часть корпуса аппарата 1 погружного типа (фиг. 1 и 2) и не нуждается в монтаже патрубков 9 и 10 подачи жидкости и ее слива, как это показано на фиг. 3 для аппарата, корпус которого снабжен днищем 8. На фиг. 1, 2 и 3 показаны уровни жидкости 6 соответственно первоначального заполнения hзап и в рабочем состоянии при ее вытеснении газом hв (т. е. высота газовой подушки под ТКУ), а также высота H от верхнего уровня ТКУ до конца нижней части корпуса 1. Высота H является одной из основных конструктивных характеристик аппарата, что обеспечивает его эффективную работу в погруженном состоянии без пропускания газа вниз для аппарата без днища и оптимальный режим работы аппаратов с днищем. Все указанные на фиг. 1, 2, 3 и 4 конструктивные типы массообменных аппаратов полностью соответствуют формуле изобретения. Аппарат работает следующим образом. До подачи газа в аппарат (фиг. 1 и 2) его погружают в жидкость 6 на глубину первоначального заполнения hзап (фиг. 1 и 2) выше уровня ТКУ 2 до условия его смачивания. Запуск аппарата осуществляют подачей газа через выходы патрубков 4 непосредственно ниже уровня ТКУ 2 в подсеточное пространство 5 либо с верхним, либо с боковым входом патрубков 3 в корпус 1. При подаче газа непосредственно под ТКУ 2 барботажа газа не происходит до достижения его давления равным
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
где
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/961.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
hв= 4
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165022/963.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/961.gif)
и ее переток в подсеточное пространство ТКУ 2. Образовавшаяся под ТКУ газовая подушка служит одновременно с ТКУ газораспределительным устройством. Причем согласно условиям барботажа газа на ТКУ в автомодельном клапанном режиме давление газа по периферии подсеточного пространства одинаково. Сброшенная вследствие частичного провала в подсеточное пространство 5 жидкость 6 в постоянном режиме возвращается в барботажный слой по условию (hв) (2). Повышение давления в пространстве под ТКУ до условия больше
![массообменный аппарат, патент № 2165283](/images/patents/306/2165007/916.gif)
1. Борисенко М.М., Серов А.В., Терещенко Л.Я. О механизме формирования поверхности контакта фаз в системе газ-жидкость на горизонтальных контактных устройствах из синтетических тканых материалов. Материалы Всесоюзной конференции "Химреактор-II", часть III, Алушта, 1992 г., с. 542-545. 2. Серов А.В., Борисенко М.М. Режимы взаимодействия газа и жидкости на контактных устройствах из тканых синтетических материалов.- Химические волокна, 1993, N 1, с. 41-46. 3. Серов А. В., Терещенко Л.Я., Борисенко М.М. Закономерности формирования газожидкостного слоя на тарелках из тканых полимерных структур.- Химическая промышленность, 1992, N 8, с. 45-49. 4. Авторское свидетельство СССР N 1274704, кл. B 01 D 3/22, 1986 г. 5. Борисенко М. М. Гидродинамика и массообмен газожидкостного слоя на тканых контактных устройствах, Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Санкт-Петербург, 1993 г. 6. Патент SU N 1837942 A3, кл. B 01 D 47/02, 1993.
Класс B01D3/28 ректификационные колонны с поверхностным контактом и вертикальными направляющими, например с пленочным режимом
Класс B01D47/02 пропусканием газа, воздуха или пара над жидкостной ванной или через нее