PL152599B1 - Apparatus for effecting gas-liquid contact. - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY	152599
	Patent dodatkowy
	do patentu nr---	Int. Cl.5 B01D 47/12 1
	Zgłoszono: 86 01 17 (P. 257533)
URZĄD	Pierwszeństwo: 85 01 18 Wielka Brytania	114 V H.
PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: 86 2i
RP	Opis patentowy opublikowano: 1991 06 28

Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: Imperial Chemical Industries PLC, Londyn /Wielka Brytania/

URZĄDZENIE DO KONTAKTOWANIA GAZU Z CIECZĄ

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do bezpośredniego kontaktowania gazu z cieczą·

Z opisu patentowego St· Zjednoczonych nr 3 485 012 znane jest urządzenia do kontaktowania gorących, zapylonych gazów wylotowych, towarzyszących wytwarzaniu cementu z wodą w celu usunięcia z tych gazów pyłu· Urządzenie to zawiera pionowy kanał oraz elementy doprowadzające i odprowadzające gaz i wodą do i z kanału, a mianowicie pierścieniową rynnę przy szczycie kanału do doprowadzania wody w dół kanału po Jego ścianach wewnętrznych, odstojnik nadmiaru zamulonej pyłem wody przy dolnym końcu kanału, rurę wprowadzającą gorące, zapylone gazy do dolnej części przedziału, dysze rozpylające ku górze świeżą wodę w kanale, usytuowane poniżej rury wprowadzającej zapylony gaz 1 pompę do odciągania zamulonej wody z odstojnika 1 zawracania części tej wody do pierścieniowej rynny dla zwilżenia ściany wewnętrznej kanału·

W tego rodzaju znanym urządzeniu konieczne Jest zastosowanie elementów powodujących cyrkulację cieczy i gazu w rodzaju pompy lub kilku pomp»oraz dysz rozpylających.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do bezpośredniego kontaktowania gazu z cieczą, mającego prostą konstrukcję 1 uniezależnionego od pomp do powodowania cyrkulacji gazu i/lub cieczy lub do doprowadzania lub wyprowadzania gazu lub cieczy z urządzenia, względnie ograniczającego liczbę pomp koniecznych do stosowania·

Urządzenie do kontaktowania gazu z cieczą wskutek przepływu gazu przez zamknięcie cieczowe zawierające pionowy kanał z elementami doprowadzającymi i odprowadzającymi gaz i ciecz, według wynalazku oharekteryzuje się tym, że ma przynajmniej parę rozstawionych płyt równoległych do siebie i tworzących pomiędzy sobą przynajmniej jeden zasadniczo pionowy kanał oraz ściany końcowe oddzielające te płyty, przy czym w dolnej części płyty ma otwór do wprowadzania gazu, ponadto ma otwór do wprowadzenia cieczy, e w górnej części płyty otwór do wyprowadzania gazu i cieczy, przy czym wysokość kanału Jest znacznie większe niż odległość pomiędzy ścianami tworzonymi przez równoległe płyty·

152 599

152 599

Urządzenie korzystnie ma przynajmniej trzy ustawione w odstępie* płyty, zasadniczo równoległe względem siebie i mające ściany końcowe oddzielające sąsiadujące płyty.

Urządzenie może posiadać przynajmniej dwie ustawione w odstępie płyty, zasadniczo równoległe względem siebie,oraz ściany końcowe oddzielające sąsiadujące płyty, przy czym pomiędzy sąsiednimi płytami znajduje się przynajmniej Jedna dystansowa płyta tworząca wraz z rozstawionymi płytami kanał /y/ urządzenia, zaś te dystansowe płyty mają otwory do wzajemnych połączeń pomiędzy kanałami.

Urządzenie korzystnie ma przynajmniej trzy rozstawione płyty, które mają otwory stanowiące wzaj%wne póSączenie pomiędzy kanałem, znajdującym eię pomiędzy Jedną parą równoległych płyt a kanałej znajdującym się pomiędzy sąsiadującą parą równoległych płyt.

Urządzenie według wynalazku może być podłączone roboczo do ogniwa elektrolitycznego, zawierającego przynajmniej Jedną anodę i przynajmniej Jedną katodę 1 posiadać element do wprowadzania gazu wytwarzanego w ogniwie elektrolitycznym.

Ogniwo elektrolityczne może zawierać separator umieszczony pomiędzy każdą anodą i sąsiednią katodą, który to separator korzystnie stanowi membranę wymiany kationowej, zaś ogniwo elektrolityczne jest ogniwem typu prasy filtracyjnej,

W urządzeniu według wynalazku, ruch cieczy w górę kanału jest wywoływany oddziaływaniem nośnym gazu w wyniku dobrania wysokości kanału tak, że jest znacznie większa od odległości między ścianami. Urządzenie to ma prostą konstrukcję i nie wymaga stosowania pomp do powodowania cyrkulacji gazu i/lub cieczy, ani pomp do doprowadzania lub wyprowadzania gazu lub cieczy do lub z urządzenia, ewentualnie pozwala na zredukowanie ilości potrzebnych pomp, Tym samym ułatwiona jest konserwacja urządzenia, ponieważ są zredukowane lub wyeliminowane części ruchome w rodzaju pomp,

W urządzeniu według wynalazku można przeprowadzać wiele rozmaitych procesów. Przykładowo, można osuszać gaz przez bezpośredni kontakt z cieczą, przeprowadzać absorpcję gazu w cieczy, bezpośrednio kontaktować gaz jednego rodzaju z cieczą w celu usunięcie z niej domieszanego gazu drugiego rodzaju, bezpośrednio kontaktować gaz z cieczą w celu spowodowania odparowa nia cieczy, powodować schłodzenie lub oczyszczenie gazu przez kontakt z cieczą i powodować reakcję chemiczną pomiędzy gazem i cieczą. Można też przeprowadzać kilka tych procesów w urządzeniu według wynalazku, wykonanym z kilku kanałami, kontaktując gaz z rozmaitymi cieczami w oddzielnych kanałach urządzenia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig,l przedstawia częściowo w przekroju część urządzenia według wynalazku, fig,2 - widok częściowo w przekroju części urządzenia z fig.l, oznaczonej zarysem A, a fig.3 - przekrój rzutu pionowego części urządzenia według wynalazku.

Na fig,l do 3 jest przedstawione urządzenie według wynalazku, zawierające wiele płyt 1, 2, 3, 4, 5, 6, które łącznie tworzą liczne pionowe kanały 7, 8, 9, 10, Ze względu na wygodę i łatwość ilustracji, opuszczone w urządzeniu z fig.l - 3 ściany zamykające pomiędzy sąsiednimi płytami 1, 2, 3, 4, 5, 6, które łącznie z tymi płytami tworzą kanały, tak samo jak ściany górne i dolne, umieszczone pomiędzy sąsiednimi płytami, Oak pokazano na fig,l, płyta 1 ma otwór 11, płyta 4 ma otwór 12, a płyta 6 ma otwór 13,

Figura 2 przedstawia szczegółowo część urzędzenia z fig.l, zaznaczoną zarysem A, a mianowicie płytę 2 mającą otwór 14, prowadzący z jednej strony płyty 2 na drugą 1 stanowiący połączenie między kanałami 718. Płyta 2 ma również otwór 15, prowadzący z jednej strony na drugą. Oystensowa płyta 3 ma kanał 16 umieszczony pionowo. Płyty 314 mają otwór 17, utworzony przez skrócenie płyt 3 1 4 w stosunku do płyty 2.

Przedstawione na fig.3 urządzenie aa otwór wylotowy 18 cieczy i dyatansownikl 19, 20,

21, uetalsjąca w odstępach sęsladujęce płyty 1, 2, 3, 4, 5, 6 i służące jako część ścian szczytowych, spodnich i bocznych urzędzenia.

Podczas pracy gaz pod ciśnieniem, przykładowo z ogniwa elektrolitycznego, wchodzi do kanału 7 przez otwór 11 i przechodzi w dół kanału 7 w kierunku wakazanya strzałkę B do kanału B przez otwór 14. Ciecz ze zbiornika w dolnej części przestrzeni pomiędzy płytami

152 599

416 przechodzi przez otwór 17 w kierunku wskazanym strzałką C, a następnie przechodzi w górę przez otwór 16 do kanału 8· Gaz i ciecz przechodzą w górę kanału 8 w kierunku wskazanym strzałką D i przez otwór 12 do kanału 9· Przejście cieczy w górę kanału 8 jest częściowo wynikiem efektu nośnego gazu i częściowo wynikiem ciśnienia słupa cieczy w zbiorniku w dolnej części przestrzeni pomiędzy płytami 416· Otwór 15 służy do wyrównywania poziomu cieczy·

Po przejściu przez otwór 12 gaz 1 ciecz oddzielają się i gaz przechodzi w górę kanału 10 w kierunku strzałki E i stąd przez otwór 13 w płycie 6« Ciecz wydzielona z gazu spływa kanałem 9 do zbiornika cieczy w dolnej części przestrzeni pomiędzy płytami 416« Ciecz zostaje następnie zawrócona otworem 17 do kanału 8 i skontaktowane z większę częścią gazu wchodzącego do kanału 8 przez otwór 14· Nadmierny napór cieczy w przestrzeni pomiędzy płytami Jest likwidowany przez usuwanie nadmiaru cieczy z urządzenia przez otwór 18·

W przedstawionym przykładzie urządzenia według wynalazku gaz i ciecz przesuwają się w górę kanału 8 współbieżnie· Ciecz przesuwa się w górę kanału 8 głównie wskutek efektu nośnego gazu, występującego w przypadku dobrania wymiarów kanału 8, a konkretnie Jego wysokości tak, aby była znacznie większa od odległości między ścianami 214 tworzącymi kanał· Ponieważ ruch cieczy w górę kanału 8 jest powodowany działaniem nośnym gazu, zatem otwór 17 do wprowadzania cieczy do kanału 8 powinien znajdować się w dolnej części płyty 4· Alternatywnie, ciecz może być przesuwana w górę kanału 8 w wyniku dążenia do wysokości statycznej cieczy w zbiorniku pomiędzy ścianami 416· Również w tym przypadku otwór 17 do wprowadzania cieczy do kanału 8 korzystnie powinien znajdować się w dolnej części płyty 4· Ciecz może być przesuwana w górę kanału 8 również za pomocą połączonego działanie nośnego gazu 1 wysokości statycznej, oddziaływującej na ciecz w kanale 8·

Kanał 8 w urządzeniu powinien być zasadniczo pionowy, przynajmniej w przypadku, gdy ciecz ma poruszać się w górę wskutek efektu nośnego gazu· Kanał 8 nie musi być dokładnie pionowy· Jednakże tam, gdzie pożądane jest podnoszenie cieczy za pomocą efektu nośnego gazu, kanał 8 nie powinien być odchylany z położenia pionowego w stopniu nie pozwalającym na uzyskanie efektu· Kanał 8 urządzenia może być utworzony przykładowo z pary ustawionych w odstępie płyt 214 1 ścian oddzielających płyty· Rozstawione płyty 2, 4, mogą być równoległe lub zasadniczo równoległe względem siebie· Alternatywnie, kanał 8 może być utworzony przez pierścieniową przestrzeń pomiędzy parą rur o rozmaitych średnicach, która to rury mogą być współosiowa lub zasadniczo współosiowe·

Otwory 14, 17 do wprowadzania gazu i cieczy do kanału 8 mogą być wykonane w podstawie płyty 4 lub w odpowiedniej płycie 2, 3, tworzącej kanał 8 przy podstawie lub w jej pobliżu, ne przykład w jednej z rozstawionych płyt 2, 4· Otwór 12 do usuwania gazu 1 cieczy z kanału 8 może być wykonany w szczycie płyty 4 lub w płytach 3, 4, tworzących kanał 8, przy wierzchołku lub w pobliżu wierzchołka płyty 4· Gaz 1 ciecz można wprowadzać przez oddzielna otwory·

Wymiary kanału 8 należy tak dobrać, aby płyt wprowadzany do kanału 8 mógł samorzutnie przesuwać się w górę· Wymiary te zależą przynajmniej częściowo od sposobu realizowania przesuwu cieczy w górę kanału 8· Przykładowo, jeżeli ciecz przesuwa się w górę kanału 8 przynajmniej częściowo pod wpływem efektu nośnego gazu, wówczas wymiary te zależą przynajmniej częściowo od ciśnienia gazu i szybkości wprowadzania gazu do kanału 8, a także od gęstości i lepkości cieczy oraz szybkości jej wprowadzania do kanału 8· W ogólności, wysokość kanału 8 powinna być znacznie większa niż odległość pomiędzy ścianami ograniczającymi kanał· Tak więc, jeżeli kanał 8 jest utworzony przez parę zasadniczo równoległych płyt 2, 4, oddzielonych dystansową płytą 3, wówczas wysokość kanału 8,*to jest wysokość płyt 2, 4, powinna być znacznie większa niż odległość pomiędzy tymi płytami 2, 4· Jeżeli kanał jest utworzony jako para zasadniczo współosiowych rur, wówczas wysokość kanału, a zatem wysokość rur, powinna być znacznie większa niż odległość pomiędzy rurami· Wymiary kanału można dobrać doświadczalnie, biorąc pod uwagę czynniki podane powyżej·

Urządzenie może zawierać wiele kanałów sąsiadujących ze sobą i wzajemnie połączonych, * przy czym przynajmniej niektóre kanały powinny być wyposażone w otwory do odprowadzania gazu i cieczy i otwory do wyprowadzania gazu i cieczy z kanału· Nie wszystkie kanały muszą być wyposażone w te otwory. Przykładowo, pierwszy kanał może posiadać otwory do wprowadzania

152 599 gazu i cieczy i otwory do wprowadzania gazu i cieczy i może być wzajemnie połączony z drugim, sąsiadującym kanałem· W drugim kanale, gaz i ciecz mogą być rozdzielone, przy czym gaz może być usuwany lub wpuszczany do następnego sąsiedniego kanału, np· poprzez otwór przy wierzchołku tego kanału lub w jego pobliżu, natomiast ciecz może być przepuszczana do dolnej części kanału· Ciecz ta może być przykładowo zawracana do pierwszego kanału dla ponownego wykorzystania, lub też może być przepuszczana do trzeciego kanału w sąsiedztwie, w którym może kontaktować się z gazem, tym samym lub odmiennym i może poruszać się w górę kanału, np· wskutek efektu nośnego gazu·

Przepływ gazu i cieczy przez tego rodzaju urządzenie, mające wiele wzajemnie połączonych kanałów może być realizowany w sposób współbieżny 1 przeciwbieżny·

W rozwiązaniu alternatywnym, urządzanie mające wiele kanałów może być utworzone z kilku rur o rozmaitych średnicach, które są rozmieszczone współosiowo lub zasadniczo współosiowo i które mają otwory w ścianach czołowych, służące do wprowadzania gazu 1 cieczy do kanałów i do wyprowadzania gazu i cieczy z kanałów·

Zalecanym rozwiązaniem według wynalazku jest urządzenie mające wiele kanałów, sąsiadujących ze sobą i wzajemnie połączonych· Tego rodzaju urządzenie może realizować wiele odmiennych funkcji· Przykładowo, w pierwszym kanale może być gaz kontaktowany z cieczą pierwszego rodzaju dla usunięcia z gazu zanieczyszczeń, w drugim kanale gaz może być wydzielony z tej cieczy, a w trzecim kanale gaz może być kontaktowany z cieczą drugiego rodzaju dla osuszenia·

Urządzenie według wynalazku, mające wiele sąsiadujących ze sobą i wzajemnie połączonych kanałów, utworzonych z licznych płyt, umieszczonych zasadniczo równolegle względem siebie 1 mających odpowiednio rozmieszczone otwory, realizujące potrzebne połączenie pomiędzy sąsiednimi kanałami, jest łatwe do produkcji 1 ma prostą konstrukcją· Płyty mogą być przymocowane do siebie w rozmaity sposób· Przykładowo, płyty mogą być skręcone ze sobą śrubami, mogą być ze sobą sklejone, np· za pomocą odpowiedniego kleju,lub w przypadku, gdy są wykonane z metalu lub organicznego materiału polimerowego, wówczas mogą być połączone przez zespawanie np· spawanie cieplna·

W urządzeniu według wynalazku można realizować wiele procesów rozmaitych· Procesy te obejmują przykładowo, osuszenie gazu przez bezpośredni kontakt z cieczą, absorpcję gazu z cieczy, bezpośrednie kontaktowanie jednego gazu z cieczą dla usunięcia z cieczy zmieszanego z nią drugiego gazu, bezpośrednie kontaktowanie gazu z cieczą w celu odparowania cieczy, chłodzenie gazu przez kontakt z cieczą, oczyszczanie gazu przez kontakt z cieczą i powodowanie chemicznej reakcji pomiędzy gazem a cieczą· Wiele z tych procesów można realizować w pojedyńczym urządzeniu według wynalazku, na przykład przez zastosowanie urządzenia mającego wiele kanałów i kontaktowanie gazu z rozmaitymi cieczami w oddzielnych kanałach urządzenia·

Urządzenie według wynalazku jest szczególnie przydatne do obróbki gazów, powstających w wyniku elektrolizy elektrolitu, na przykład elektrolitu wodnego· Urządzenie według wynalazku może być podłączone roboczo do ogniwa elektrolitycznego, zawierającego przynajmniej jedną anodę i katodę i mającego elementy do wprowadzania do urządzenia gazu lub gazów wytwarzanych w ogniwie elektrolitycznym· Urządzenie może być też zastosowane w kompleksie mającym wiele ogniw elektrolitycznych, zaś produkty gazowe każdego ogniwa elektrolitycznego mogą być obrabiane w towarzyszącym urządzeniu według wynalazku· Alternatywnie, produkty gazowe z wielu ogniw elektrolitycznych mogą być łączone 1 obrabiane łącznie w urządzeniu·

Urządzenie jest szczególnie przydatne do obróbki gazów, powstających przy podwyższonym ciśnieniu, przykładowo chloru i wodoru, które mogą powstawać przy podwyższonym ciśnieniu w ogniwie elektrolitycznym wskutek elektrolizy wodnego roztworu chlorku metali alkalicznych, ponieważ nie Jest konieczne dodatkowe sprężenie tych gazów przed ich wprowadzeniem do urządzenia z tego względu, że ciśnienie chloru i wodoru z ogniwa elektrolitycznego jest wystarczająca do uzyskania pożądanego efektu nośnego gazu w urządzeniu według wynalazku·

Obróbka gazowego chloru 1 wodoru może polegać na chłodzeniu poprzez bezpośredni kontakt gazu z cieczą, na przykład z wodą 1 osuszaniu gazowego chloru, na przykład przez bezpośredni kontakt chloru z kwasem siarkowym·

W urządzeniu nie Jest konieczne kontaktowanie lub oddzielanie gazu 1 cieczy we wszystkich kanałach· Jeden lub więcej kanałów urządzenia mogą zawierać dodatkowy element składowy·

152 599

Przykładowo, przy chłodzeniu gazu np. chloru lub wodoru przez kontaktowanie z cieczącząsteczki cieczy niesione przez gaz mogą być usuwane przez przepuszczanie gazu przez włóknisty filtr, znajdujący się w jednym z kanałów. Kanał może też zawierać złoże materiału stanowiącego katalizator lub absorbent gazu.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do kontaktowania gazu z cieczą wskutek przepływu gazu przez zamknięcie cieczowe zawlerajęce pionowy kanał z elementami doprowadzającymi i odprowadzającymi gaz i ciecz, znamienne tym, że ma przynajmniej parę rozstawionych płyt /1, 2, 3, 4, 5, 6/ równoległych do siebie i tworzących pomiędzy sobą przynajmniej jeden zasadniczo pionowy kanał /7, 8, 9, 10/ oraz ściany końcowe oddzielające te płyty /1, 2, 3, 4, 5, 5/, przy czym w dolnej części płyty /2/ ma otwór /14/ do wprowadzania gazu, ponadto ma otwór do wprowadzania cieczy, a w górnej części płyty /4/ otwór /12/ do wyprowadzania gazu i cieczy, przy czym wysokość kanału /7, 8, 9, 10/ jest znacznie większa niż odległość pomiędzy ścianami tworzonymi przez równoległe płyty /1, 2, 3, 4, 5, 6/.
2. 2. Urządzenie według zastrz.l, znam wionę w odstępie płyty /2, 4, 6/, zasadniczo końoowe oddzielające sąsiadujące płyty.

   i e η n e t y m, że ma przynajmniej trzy usta· równoległe względem siebie i mające ściany
3. 3. Urządzenie według zastrz.l, znamienne tym, że ma przynajmniej dwie ustawione w odstępie płyty /2, 4/ zasadniczo równoległe względem siebie oraz ściany końcowe oddzielające sąsiadujące płyty /2, 4/, przy czym pomiędzy sąsiednimi płytami /2, 4/ znajduje się przynajmniej jedna dystansowa płyta /3/ tworząca wraz z rozstawionymi płytami /2, 4/ kanał/y/ urządzenia, zaś te dystansowe płyty /3/ mają otwory, do wzajemnych połączeń pomiędzy kanałami.
4. 4. Urządzenie według zastrz.l, znamienne tym, że ma przynajmniej trzy rozstawione płyty /1, 2, 4/ /2, 4, 6/, które mają otwory stanowiące wzajemne połączenie pomiędzy kanałem /7, 8/ znajdującym się pomiędzy jedną parą równoległych płyt /1, 2/ /2, 4/ a kanałem /8/ /10/ znajdującym się pomiędzy sąsiadującą parą równoległych płyt /2, 4/ /4, 6/.

   Sn

   C? ω o φ

   152 599

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz. Cena 3000 zł