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.
Известно устройство, в котором используются многие из этих методов интенсификации [патент на полезную модель №86114 (МКП В01F 5/04)]. В этом устройстве для интенсификации массообменного процесса путем увеличения поверхности контакта фаз и скорости ее обновления, а также для организации пеногашения устанавливается дополнительный внешний смеситель и диспергатор с загнутыми лопастями. Недостатком такого устройства является сложность конструкции, ее громоздкость, значительное увеличение давления и расхода жидкости.
Наиболее близким конструктивным аналогом является аэрирующее устройство [авт. свид. СССР №593723 (МКП В01F 5/04)], которое примем в качестве прототипа. Аэрирующее устройство содержит корпус, распылитель жидкости, смеситель, выполненный в виде вертикальной трубы, диспергатор, расположенный перпендикулярно к оси трубы.
Жидкость под давлением подается в распылитель и распыливается, создавая скоростной поток. Скоростной поток распыленной жидкости создает разряжение в инжекционной камере, позволяющее засасывать газовую фазу внутрь смесителя. В смесителе происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости. На выходе из смесителя газожидкостная смесь диспергируется, образуя тонкую дисперсию, обуславливающую вторую стадию контакта фаз.
Недостатком прототипа является неэффективное использование объема корпуса аппарата при существующих возможностях интенсификации происходящего массообменного процесса, а также образование в некоторых случаях значительного слоя пены на поверхности жидкости, что приводит к проникновению этой пены в патрубок для выхода газа.
Задача предлагаемой полезной модели: интенсификация процесса смешения путем увеличения поверхности контакта фаз, скорости ее обновления и увеличения времени пребывания газа в аппарате за счет удаления пены и дополнительного перемешивания реакционного объема.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для контакта газа с жидкостью содержит корпус 1; инжекционную камеру 2; распылитель жидкости 3; смеситель 4; вращающийся диспергатор 5, расположенный перпендикулярно к оси трубы, к которому крепятся лопасти для перемешивания 6 и лопасти для пеногашения 7, которые жестко соединены стержнем 8 с диспергатором 5.
На фиг.1 изображено предложенное устройство для контакта газа с жидкостью. На фиг.2 представлен вид сверху на диспергатор.
Устройство 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. 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.
При выходе из смесителей газожидкостный поток с большой скоростью ударяется в диспергатор 5. При ударе газожидкостного потока о диспергатор газовые пузырьки дробятся, а струя жидкости ударяясь о загнутые лопасти диспергатора 9 вращает его. Происходит вторая стадия контакта газа с жидкостью. Образовавшаяся смесь поднимается вверх и попадает на вращающееся вместе с диспергатором перемешивающее устройство. Далее пузырьки газа поднимаются вверх над реакционным объемом, образуя пену которая удаляется устройством пеногашения.
Дополнительное перемешивание, а также пеногашение значительно интенсифицируют процесс массопереноса, увеличивается поверхность контакта, скорость ее обновления и увеличивается время пребывания газа в устройстве.