УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТА ГАЗА С ЖИДКОСТЬЮ

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для проведения процессов смешения жидкости с газом, а также их химического взаимодействия. Оно может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической и металлургической промышленности.
С целью интенсификации процесса смешения фаз используют попеременное изменение формы и направления потока, удар потока о твердые преграды - отбойники, закручивание, взаимную эжекцию и инверсию фаз, наложение пульсаций, эффективное распыливание жидкости.
Известна конструкция статического смесителя [патент на изобретение RU 2237511 C2 (7 B01F 5/00)], который может быть применим и для перемешивания вязких жидкостей. Он содержит корпус цилиндрической формы, внутри которого закреплена перегородка конической формы с отверстиями, выполненными по окружностям, при этом вершина конуса направлена навстречу потоку перемешиваемых жидкостей.
Статический смеситель работает следующим образом. Смешиваемый поток поступает в кольцевую полость смесителя между корпусом и перегородкой со стороны вершины конической перегородки и проходит в отверстия в стенке перегородки. Сформированные в отверстиях струи жидкости направлены к оси смесителя. В центральной конической полости происходит столкновение струй. При этом струи деформируются и распадаются, создавая поверхности взаимодействия жидкостных фрагментов слоев, движущихся с относительно разными скоростями. Возникает напряжение сдвига, интенсифицирующее процесс смешения.
Наиболее близким конструктивным аналогом является смесительное устройство для системы газ-жидкость [патент на изобретение RU 83943 U1 (B01F 5/04)], который примем в качестве прототипа. Смесительное устройство содержит корпус, инжекционную камеру, распылитель жидкости, смесители, выполненные в виде вертикальной трубы постоянного диаметра, плавно разветвляющейся на три-пять патрубков, сплошной диспергатор, выгнутый перпендикулярно к осям патрубков.
Устройство работает следующим образом. Жидкость под давлением подается в распылитель, распыляется и засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру. Непосредственно на выходе из распылителя в инжекционной камере происходит первая стадия контакта жидкости и газа. Образовавшаяся газожидкостная смесь проходит через трубу. В трубе и смесителях протекает второй этап контакта жидкости и газа, обусловленный развитой поверхностью распыленной жидкости, что вызывает инверсию фаз. При ударе газожидкостного потока о диспергатор газовые пузырьки дробятся. Происходит четвертая стадия контакта газа с жидкостью. В реакционном объеме осуществляется четвертая стадия контакта газа с жидкостью.
Недостатком прототипа является то, что интенсивность перемешивания, а, следовательно, и процесс массопереноса, неравномерна по рабочему объему. В нижней части аппарата (в зоне диспергатора) интенсивность значительно выше, чем в других областях реактора.
Задача предлагаемой полезной модели: обеспечить интенсивный процесс смешения газа и жидкостей различной вязкости путем увеличения поверхности контакта данных фаз и увеличения скорости ее обновления за счет столкновения струй и удара их о твердую преграду.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для контакта газа с жидкостью содержит корпус 1; инжекционную камеру 2; распылитель жидкости 3; смеситель 4, выполненный в виде полой трубы, на конце которой установлены два конуса 5 с различными образующими углами, при этом в нижней стенке конусов сделаны отверстия для выхода газожидкостной смеси; диспергатора 6, расположенного перпендикулярно к оси трубы.
На фиг. 1 изображено предложенное устройство для контакта газа с жидкостью.
Устройство для контакта газа с жидкостью работает следующим образом.
Жидкость под давлением подается в распылитель жидкости 3, распыливается и засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру 2. Образовавшаяся газожидкостная смесь проходит через смеситель 4, где происходит интенсивное перемешивание газа с жидкостью. В смесителе происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости. В зависимости от режима работы смесителя, его геометрических параметров и перепада давления на распылителе, в смесителе может образовываться газожидкостный 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. На выходе из смесителя установлен конус 5. В стенках конуса расположены отверстия. Газожидкостной поток выходит из отверстий, в различных направлениях, при этом происходит столкновение струй, в результате струи деформируются и распадаются, создавая поверхности взаимодействия потоков. Затем потоки ударяются о диспергатор 6. При ударе газожидкостного потока о диспергатор газовые пузырьки дробятся. Все это приводит к увеличению поверхности контакта фаз.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение интенсивного процесса смешения газа и жидкостей различной вязкости, путем увеличения поверхности контакта фаз и скорости ее обновления за счет столкновения струй и удара их о твердую преграду. Это достигается тем, что на конце смесителя установлен конус, в котором сделаны отверстия для выхода газожидкостной смеси.