АППАРАТ ДЛЯ КОНТАКТА ГАЗА С ЖИДКОСТЬЮ

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для проведения процессов смешения жидкости с газом, их химического взаимодействия, а также для получения воздушно-механической пены для тушения пожаров. Данный аппарат может быть использован в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической, металлургической промышленностях.
С целью интенсификации процесса смешения фаз используют попеременное изменение формы и направления потока, удар потока о твердые преграды - отбойники, закручивание потока, взаимную эжекцию и инверсию фаз, наложение пульсаций, эффективное распределение газожидкостного потока по всему рабочему объему аппарата.
Закрученный поток широко распространен как способ интенсификации технологических процессов теплообмена и массообмена. Известно множество распылителей, принцип действия которых основан на закручивании подаваемой в нее жидкости (Д.Г. Пажи Основы техники распыливания жидкостей - М: «Химия», 1984. с. 86).
Недостатками таких устройств является то, что за счет завихрения потока создаются высокие напряжения сдвига на границе смешиваемых фаз, что значительно интенсифицирует процесс массопереноса, увеличивается поверхность контакта, скорость ее обновления и увеличивается время пребывания газа в устройстве.
Наиболее близким конструктивным аналогом является смесительное устройство для системы газ-жидкость (патент на полезную модель RU № 82583 U1, B 01 F 5|04, опубл. 10.05.2009 г., бюл. № 13), которое примем в качестве прототипа. Смесительное устройство содержит корпус, инжекционную камеру, распылитель жидкости, диспергатор, перпендикулярный к оси смесителя, вертикальный трубчатый смеситель, в нижней части которого закреплен пропеллер.
Недостатком прототипа является то, что газожидкостный поток, проходя по смесителю, имеет низкую турбулизацию, в результате чего интенсивного перемешивания в смесителе не достигается.
Задача предлагаемой полезной модели: повышение эффективности тепло- и массообмена и интенсификации процесса смешения путем увеличения поверхности контакта фаз. Это становится возможным за счет увеличения турбулизации газожидкостного потока непосредственно в смесителе.
Поставленная задача достигается тем, что аппарат для контакта газа с жидкостью содержит корпус 1; инжекционную камеру 2; распылитель жидкости 3, в котором установлен многозаходный шнек 4; смеситель 5, выполненный в виде вертикальной трубы, диспергатор 6.
На фиг. 1 изображен предложенный аппарат для контакта газа с жидкостью.
Аппарат работает следующим образом. Жидкость под давлением подается в распылитель. Внутри распылителя жидкость закручивается с помощью многозаходного шнека. Распыленная жидкость засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру. Образовавшийся газожидкостный закрученный поток проходит через смеситель, где происходит интенсивное перемешивание газа с жидкостью. Закручивание способствует значительной интенсификации процесса смешения фаз. В смесителе может образовываться газожидкостной двухфазный поток с различным соотношением жидкости и газа. Двухфазный поток может быть с дисперсной жидкой либо газовой фазой. При определенных условиях может происходить инверсия фаз в самом смесителе, и газовая фаза становится дисперсной. Подобный режим работы наиболее эффективен ввиду того, что в момент инверсии наблюдается наибольшее значение коэффициента массопередачи. В смесителе происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости. При выходе из смесителя газожидкостный поток с большой скоростью ударяется в диспергатор. При ударе газожидкостного потока о диспергатор газовые пузырьки дробятся. Происходит вторая стадия контакта газа с жидкостью.
Благодаря предложенному устройству происходит винтовое прохождение реакционной массы вдоль вертикального смесителя, что позволяет значительно увеличить напряжение сдвига на границе смешиваемых фаз. Это значительно интенсифицирует процесс массопереноса, увеличивается поверхность контакта, скорость ее обновления.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задач, связанных с интенсификацией процесса смешения фаз в смесителе. Это достигается путем установки в распылитель многозаходного шнека.