массообменный аппарат
Классы МПК: | B01D53/18 абсорберы; жидкостные распределители для них B01D3/28 ректификационные колонны с поверхностным контактом и вертикальными направляющими, например с пленочным режимом |
Автор(ы): | Агафонов А.Г., Чуринов А.Г. |
Патентообладатель(и): | Чуринов Александр Георгиевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-01-25 публикация патента:
27.12.2002 |
Изобретение относится к устройствам для проведения тепломассообменных процессов, в частности ректификации, адсорбции, конденсации пара, охлаждения парогазовых смесей, очистки газов и т.п., и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, металлургической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Задача - повышение эффективности функционирования аппарата. Массообменный аппарат, содержащий корпус, газораспределительное контактное устройство в виде тканой сетки, патрубки для подачи и вывода газа, емкость для жидкости, при этом выход патрубка подачи газа расположен ниже газораспределительного контактного устройства, снабжен дополнительной тканой сеткой, расположенной ниже уровня выхода патрубка подачи газа, емкость для жидкости сообщена магистралью, в которую включен насос, с полостью корпуса выше газораспределительного контактного устройства; дополнительная тканая сетка может быть расположена на расстоянии L от газораспределительного контактного устройства, при этом
м, где 1 <
< 2 - коэффициент пульсации газожидкостного слоя;
- коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м; dэкв - диаметр эквивалентной тканой сетки контактного устройства, м;
- плотность жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195358/2195358-1t.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195002/947.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195023/963.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195007/961.gif)
Формула изобретения
1. Массообменный аппарат, содержащий корпус, газораспределительное контактное устройство в виде тканой сетки, патрубки для подачи и вывода газа, емкость для жидкости, при этом выход патрубка подачи газа расположен ниже газораспределительного контактного устройства, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной тканой сеткой, расположенной ниже уровня выхода патрубка подачи газа, при этом емкость для жидкости сообщена магистралью, в которую включен насос, с полостью корпуса выше газораспределительного контактного устройства. 2. Массообменный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная тканая сетка расположена на расстоянии L от газораспределительного контактного устройства, при этом![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195358/2195358-7t.gif)
где 1 <
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195002/947.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195023/963.gif)
dэкв - диаметр эквивалентной тканой сетки контактного устройства, м;
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195007/961.gif)
g - ускорение свободного падения, м/с2.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к устройствам для проведения тепломассообменных процессов, в частности ректификации, адсорбции, конденсации пара, охлаждения парогазовых смесей, очистки газов и т.п., и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, металлургической, целлюлозобумажной и других отраслях промышленности. Известен массообменный аппарат для очистки газа, содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, группу решеток, горизонтально установленных внутри корпуса по его высоте на расстоянии одна от другой с разделением внутренней полости корпуса на подрешеточную и надрешеточную зоны, брызгоотделитель, размещенный в надрешеточной зоне корпуса, и камеру слива жидкости, сообщенную с патрубком вывода жидкости; аппарат дополнительно снабжен газоподводящей трубой и замкнутой перегородкой, а патрубок ввода газа присоединен к корпусу на уровне надрешеточной зоны и сообщен с указанной газоподводящей трубой, которая размещена внутри корпуса и имеет прямолинейный участок, проходящий вертикально через решетки вдоль оси корпуса, при этом нижний торец газоподводящей трубы расположен ниже нижней решетки в непосредственной близости от ее поверхности, а перегородка установлена внутри корпуса вертикально и на расстоянии его от его стенок с образованием между ними полости камеры слива жидкости, причем решетки закреплены по периметру внутренней поверхности перегородки, верхний торец перегородки расположен выше верхней решетки и служит его переливным порогом, а нижний торец перегородки расположен ниже нижней решетки, ограничивая подрешеточную зону, см. патент Российской Федерации 2079344 от 03.06.1995, МПК B 01 D 47/04. Недостатком этого технического решения является малая интенсивность тепло- и массообменных процессов. Известен массообменный аппарат, содержащий вертикальный корпус, газораспределительное контактное устройство, выполненное в виде тканой сетки, размещенной на высоте Н до конца нижней части корпуса аппарата с днищем или без него и составляет не менее![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195358/2195358-4t.gif)
где 2 - коэффициент, учитывающий амплитуду пульсаций газожидкостного слоя;
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195023/963.gif)
dэкв - диаметр эквивалентной тканой сетки контактного устройства, м;
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195007/961.gif)
g - ускорение свободного падения, м/с2;
аппарат содержит патрубки для подачи и вывода газа, емкость для жидкости, сопряженную с нижней частью корпуса, при этом патрубок подачи газа выведен в пространство под газораспределительным контактным устройством, см. патент Российской Федерации 2165283 от 27.05.1999, MПК B 01 D 3/28. В этом аппарате, принятом за прототип настоящего изобретения, использовано газораспределительное контактное устройство (ГКУ), выполненное из синтетических полимерных мононитей; такие ГКУ обеспечивают более активный гидродинамический режим при значительно более низком и почти постоянном общем гидравлическом сопротивлении в широком диапазоне нагрузок по газу и малых энергетических затратах на проведение процесса. Область устойчивой работы таких устройств существенно выше в сравнении с описанным выше аналогом. Однако устройство по патенту RU 2165283 обладает серьезным недостатком, который состоит в том, что в процессе работы устройства жидкость в пространстве под ГКУ имеет не горизонтальный уровень, а принимает положение, отраженное на фиг.3 и фиг.4 графических материалов, прилагаемых к настоящей заявке. Таким образом, в значительной мере (до 20% площади) ГКУ закрыто жидкостью, что препятствует прохождению газа через ГКУ в этой области. При этом следует отметить, что даже при увеличении расхода и, соответственно, приведенной скорости подаваемого газа, свободная зона ГКУ не увеличивается; происходит увеличение скорости прохождения газа через отверстия в свободной зоне ГКУ, при этом жидкость в пространстве над ГКУ не успевает прореагировать с газом. Кроме того, возникает так называемый вторичный унос жидкости с поверхности ГКУ. Указанные выше обстоятельства в существенной степени снижают интенсивность тепломассообменных процессов и, соответственно, эффективность устройства в целом. В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения эффективности функционирования аппарата. Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что массообменный аппарат, содержащий корпус, газораспределительное контактное устройство в виде тканой сетки, патрубки для подачи и вывода газа, емкость для жидкости, при этом выход патрубка подачи газа расположен ниже газораспределительного контактного устройства, снабжен дополнительной тканой сеткой, расположенной ниже уровня выхода патрубка подачи газа, емкость для жидкости сообщена магистралью, в которую включен насос, с полостью корпуса выше газораспределительного контактного устройства; дополнительная тканая сетка может быть расположена на расстоянии L от газораспределительного контактного устройства, при этом
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195358/2195358-5t.gif)
где 1<
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195002/947.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195023/963.gif)
dэкв - диаметр эквивалентной тканой сетки контактного устройства, м;
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195007/961.gif)
g - ускорение свободного падения, м/с2. Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна". Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает весьма важные новые свойства объекта: не допускается контакт жидкости с нижней поверхностью ГКУ и предотвращается уменьшение свободной зоны, через которую газ проходит в пространство над ГКУ, где осуществляются тепломассообменные процессы. Тем самым обеспечивается значительное повышение эффективности устройства. Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень". Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - продольный разрез устройства;
на фиг.2 - вариант устройства с боковой подачей газа;
на фиг. 3 - схема, поясняющая распределение жидкости в пространстве под ГКУ в устройстве-прототипе;
на фиг.4 - то же, что и на фиг.3, вариант с боковой подачей газа. Массообменный аппарат содержит корпус 1, газораспределительное контактное устройство 2 (ГКУ), выполненное в виде тканой сетки. В конкретном примере использована сетка из полимерных мононитей, изготовленных из полиэтилентерефталата, обработанного поливинилиденфторидом. Диаметр мононитей составляет 0,81-0,83 мм. Характер плетения - полотняный. Эквивалентный диаметр (dэкв) отверстия в тканой сетке в конкретном примере составляет 1,27 мм, свободное сечение сетки - 23%. Аппарат имеет патрубок 3 для подачи, патрубок 4 для вывода газа и емкость 5 для размещения жидкости. Выход 6 патрубка 3 подачи газа расположен ниже ГКУ 2. Аппарат снабжен дополнительной тканой сеткой 7, выполненной в конкретном примере из того же материала, что и ГКУ, но с меньшим dэкв=0,62 мм и свободным сечением сетки - 12,1%. Дополнительная тканая сетка 7 расположена на расстоянии L от ГКУ 2, при этом
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195358/2195358-6t.gif)
где 1<
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195002/947.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195023/963.gif)
dэкв - диаметр эквивалентной тканой сетки контактного устройства, м;
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195007/961.gif)
g - ускорение свободного падения, м/с2. Коэффициент
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195002/947.gif)
![массообменный аппарат, патент № 2195358](/images/patents/275/2195002/947.gif)
Класс B01D53/18 абсорберы; жидкостные распределители для них
Класс B01D3/28 ректификационные колонны с поверхностным контактом и вертикальными направляющими, например с пленочным режимом