SU997761A1 - Газожидкостной контактный аппарат дл взаимодействи газа с жидкостью - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к химическому и энергетическому машиностроению и предназначено дл  проведени  процессов абсорбции , десорбции, ректификации, испарительного охлаждени , тепловлажностной обработки воздуха и пылеулавливани .

Известен газожидкоетный контактный аппарат дл  взаимодействи  газа с жидкостью , включаюший корпус, распределитель жидкости, расположенный между ограничительной к опорно-распределительной решетками со слоем насадочных элементов и слой элементов каплеулавливани  I.

Недостатком известной конструкции  вл етс  возможность забивани  проходного сечени  каплеуловител  липкими примес ми и осадками. Необходима длительна  остановка аппарата на чистку или замену элементов каплеуловител . Использование двух решеток дл  фиксации сло  элементов каплеуловител  усложн ет конструкцию всего аппарата в целом, увеличивает его металлоемкость.

Целью изобретени   вл етс  обеспечение устойчивой эффективности работы аппарата

в загр зненных средах и упрош,ение его конструкции.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в газожидкостном контактном аппарате дл  взаимодействи  газа с жидкостью, вклю5 чающем корпус, распределитель жидкости, расположенный между ограничительной и опорно-распределительной решетками со слоем насадочных элементов и сло  элементов каплеулавливани , распределитель

,Q жидкости установлен на рассто нии, равном не менее двух статических высот сло  элементов каплеулавливани  от ограничительной решетки, и на рассто нии, равном не менее трех статических высот сло  насадочных элементов от опорно-распредели15 тельной решетки, а элементы каплеулавливани  расположены н опорно-распределительной решетке и имеют плотность в два и более раз меньше плотности насадочных элементов.

20 Целесообразно, чтобы слой элементов каплеулавливани  имел порозность не менее 40%.

Кроме Того, целесообразно, чтобы размер элемента каплеулавливани  составл л 0,8-1,2 раза насадочного элемеата. На фиг. 1 изображен газожидкостный контактный аппарат в статике; на фиг. 2 - схема работающего аппарата. Аппарат состоит из корпуса 1, в рабочей зоне 2 которого на опорно-распределитель . ной решетке 3 располагаютс  в работающем аппарате, слой насадочных элементов 4 и элементов 5 каплеулавливани . Распределитель 6 жидкости размещен ниже ограничительной рещетки 7, которой заканчиваетс  рабоча  зона 2. Устройство работает следующим образом . Газ поступает в нижнюю часть рабочей зоны 2, проходит последовательно опорнораспределительную решетку 3, слой насадочных элементов 4, слой элементов 5 канлеулавливани , ограничительную решетку 7 и удал етс  из верхней части аппарата. Поток орошающей жидкости подаетс  в среднюю часть пространства между решетками 3 и 7 через распределитель б жидкости . Под действием сил давлени  поток диспергируетс  форсункой и жидкость последовательно проходит через слой подвижных насадочных элементов 4, опорно-распределительную решетку-3 и собираетс  в нижней части аппарата. Под воздействием относительно высоких скоростей газожидкостного потока насадочные элементы 4 и элементы 5 каплеулавливани  приход т в высокотурбулизированное движение. Так как элементы 5 значительно легче элементов 4, то они скапливаютс  в верхней части аппарата у ограничительной решетки 7, выше распределител  6 жидкости , образу  инверсионный слой. Часть рабочей зоны 2 распределител  6 жидкости до инверсионного сло  элементов 5  вл етс  зоной первичного улавливани  капелек жидкости. Эффект каплеулавливани  возрастает при прохождении газового потока через неподвижный инверсионный слой элементов 5 и решетки 7. Инверсионный слой элементов 5 при длительной работе аппарата забиваетс  липкими отложени ми. Конструкци  предлагаемого аппарата отличаетс  от известных свойством самоочищаемости - замена забитого отложе ни ми инверсионного сло  элементов 5 каплеулавливани , на чистый производитс  в течение 1-2 мин. Чтобы произвести эту замену, необходимо лишь на несколько секунд убрать нагрузку по газу, тогда инверсионный слой элементов 5 каплеулавливани  под действием сил гравитации отдел етс  от ограничительной решетки 7. При возобновлении подачи рабочего расхода газа в инверсионный слой переход т чистые элементы, так как они легче, а загр зненные ранее работают в режиме псевдоожижени , соудар  сь и перемешива сь между собой, в результате чего они освобождаютс  от налипших на них отложений и перемещаютс  в инверсионный слой. Дл  одновременного осуществлени  при одном и том же расходе газа режимов развитого псевдоожижени  и инверсионного необходимо, чтобы эффективна  плотность подвижных насадочных элементов превышала в два и более раза эффективную плотность элементов каплеулавливани . В противном случае происходит неполное разделение , когда часть элементов дл  каплеулавливани  циркулирует в псевдоожиженном слое элементов подвижной насадки. Исследовано п ть типоразмеров шаровых насадочных элементов из вспененного полипропилена. Результаты испытаний представлены в табл. 1. Смеси насадочных элементов. 1-3, 1 - 4, 1-5, 2-4, 2-5 дают 100%-ное разделение . Смеси 1-2, 2-3, 3-4 и 3-5 дают частичное разделение элементов. Дополнительным материалом, позвол ющим выбрать высоту рабочей зоны,  вл етс  .зависимость динамической высоты подвижного насадочного сло  от скорости движени  газового потока. Таким образом, доказываетс  соотношение удельных плотностей элементов каплеулавливани  и подвижной насадки. Существенной конструктивной рекомендацией  вл етс  указание на размещение распределител  жидкости в зависимости от статической высоты сло  насадочных элементов . Это подтверждаетс  результатами исследовани  характеристик газожидкостных контактных аппаратов дл  испарительного охлаждени  воды. На фиг. 2 представлена охладительна  способность при , различном расположении распределител  жидкости, опытно-промыщленным судовым контактным аппаратом. (площадь поперечного сечени  0,56 X X 0,56 м, насадка - щары диаметром 40 мм, эффективной плотностью 300 кг/м), укомплектованным центробежно-струйной форсункой. Из приведенных выше данных (см. табл. 2) следует, что целесообразно устанавливать распределитель жидкости на высоте , не меньшей, чём три статических высоты сло  подвижной насадки от опорнораспределительной рещетки. В этом случае форсунка находитс  непосредственно над псевдоожиженным слоем и .снижение ее на 0,5 значени  статической высоты приводит К резкому увеличению уровн  охлажденной воды. Существенно также вли ние положени  распределител  жидкости на формирование равномерного инверсионного сло  элементов каплеулавливани . Каечество равномерности толщины инверсионного сло  сказываетс  на величине капельного уноса из аппарата. В качестве элементов каплеулавливани  используютс  щары. Статистической обработкой эксперимента определено, что при свободной, произвольной укладке однотипных шаровых элементов, наход щихс  в инверсионном состо нии, порозность сло  составл ет 40°/оПроверка показала, что смесь легких шаров разных диаметров (40 и 25 мм) дает в инверсионном режиме среднюю порозность сло  35%. При использовании однотипных шаров (40 мм) капельный унос составл ет 25 л/ч, а применение смеси при той же скорости газа дает значение капельного уноса 48 л/ч. Т. е. при более плотном слое наблюдаетс  вторичный унос жидкости. Существенным отличием  вл етс  соотношение размеров элементов каплеулавливани  и размеров насадочных элементов. Гидродинамическа  картина псевдоожиженного сло  из смеси элементов различного размера зависит от относительных размеров элементов. В табл. 4 представлены результаты исследовани  смеси из семи типов элеменБазовым , насадочным элементом  вл етс  шар диаметром 40 мм. Испытани  провод тс  в опытно-промышленной колонне диаметром 0,8 м. Однотипные элементы каплеулавливани  из насадок 4 и 5 образуют с насадкой 3 равномерный псевдоожижённый слой без застойных зой, смесь насадок 1 и 3, 5 и 3 и др. образуют в рабочей зоне аппарата застойные зоны, в которых элементы

Насадка , , 90 150 250 300 360

чание: Диаметр шаТаблица ров 36-40 мм, диаметр колонны 200 мм.

Таблица2 не псевдоожижаютс . Образование застойных зон сопровождаетс  ухудшением массообменных характеристик аппарата вследствие того, что жидкость проваливаетс  через застойную зону, не контактиру  с газом. „ Например, добавление лопастных элементов к элементам 4 повышает температурный уровень охлажденной воды на . 1,5°С. Та КИМ образом, наиболее эффективное разделение элементов наблюдаетс , если определ ющий размер элементов каплеулавливани  лежит в диапазоне 0,8-1,2 определ ющего размера насадочного элемента. При использовании элементов, не удовлетвор ющих указанному требованию, происходит как бы «цементирование сло  из подвижных насадочных элементов и элементов каплеулавливани , т. е. образуетс  слой относительно плотной структуры, Дл  увеличени  порозности инверсионного сло  из элементов каплеулавливани , последние могут иметь другую конфигурацию , чем подвижные насадочные элементы. Например, ыар - подвижный насадочный элемент, а шар с шипами - элемент каплеулавливани . Изобретение позвол ет сократить простой , св занный с заменой или чисткой сепаратора , от одного-двух дней до 1-2 мин, т. е. практически обеспечить длительную, безостановочную его работу.

Рассто ние от опорной решетки до распределител  жидкости (отнесенное к статической высоте) Температурный уровень охлаж36 ,1 35,7 35,1 дени  воды,С Примечание:

2,5 3,0 3,5 4,0 Статическа  высота 0,1 м, скорость газа 3,5 м/с, теплова  нагрузка 21 кВт, расход воды 4 . 34,5 33,3 33,0 :J2,8 32,7

Рассто ние от опорной решетки до распределител  жидкости (отнесенное к статической высоте сло )

Потери воды, л/ч

33

Неравномерный инверсионный слой Примечание:

Определ ющий

25 размер, мм

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   I. Газожидкостный контактный аппарат дл  взаимодействи  газа с жидкостью, включающий корпус, распределитель жидкости, расположенный между ограничительной и опорно-распределительной решетками со слоем насадочных элементов и сло  элементов каплеулавливани , отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  устойчивой, эффективной работы аппарата в загр зненных средах и упрощени  его конструкции, распределитель жидкости установлен на рассто нии равном не менее двух статических высот сло  элементов каплеулавливани  от ограничительной решетки, и на рассто нии, равном не менее трех стати2 ,5

   3,0

   1,5 2,0

   28

   27

   28

   Равномерный инверсионный слой

   Таблиг;а4

   40

   36

   5060

   70

   ческих высот сло  насадочных элементов от опорно-распределительной решетки, а элементы каплеулавливани  расположены на опорно-распределительной решетке и имеют плотность в два и более раз меньше плотности насадочных элементов.
2. 2.Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что слой элементов каплеулавливани  имеет порозность не менее 40%.
3. 3.Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что размер элемента каплеулавливани  составл ет 0,8-1,2 размера насадочного элемента .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 578989, кл. В 01 D 53/18, 1964. Качество равномерности оценивают визуально. Капельный унос резко возрастает в примере 2 по отношению к примеру 3.

   t lп-оЯШ

   l tSfacmb

   .0060

   5S

   Газ uzA