МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к массообменным аппаратам, предназначенным для абсорбционной очистки газов и мокрого пылеулавливания, и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности.
Известен массообменный аппарат для очистки газов, выполненный в виде корпуса, внутри которого размещены ороситель в виде перфорированной трубы по центру и коаксиально оросителю контактный сепаратор, выполненный в виде обечайки с отверстиями, цилиндрический переход, соединенный с закручивающим устройством и расположен под контактным сепаратором, аппарат снабжен горизонтальной перегородкой, установленной с зазором к стенкам корпуса, на перегородке размещено закручивающее устройство, выполненное в виде кольца, к нижней стороне которого тангенциально прикреплены лопатки, горизонтальная перегородка имеет центральное отверстие, аппарат имеет бункер сбора жидкости, патрубки ввода и вывода фаз, см SU Авторское свидетельство №1095964, MПК B01D 47/10, 1984.
Недостатком известного массообменного аппарата является недостаточная эффективность проведения процесса абсорбционной очистки газов и мокрого пылеулавливания вследствие невозможности исчерпывающего использования абсорбционной способности жидкости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является массообменный аппарат, выполненный в виде цилиндрического корпуса, внутри которого размещены ороситель в виде перфорированной трубы по центру и коаксиально оросителю контактные сепараторы, выполненные в виде обечаек с отверстиями, верхние торцы контактных сепараторов снабжены перфорированным конусом, соединяющим их между собой, аппарат снабжен закручивающим устройством, расположенным в нижней части корпуса под оросителем, и
имеет патрубки ввода и вывода фаз, см SU Авторское свидетельство №601017, 5 MПK B01D 3/32, B01D 47/04, 1978.
Недостатком данного массообменного аппарата является недостаточная эффективность проведения процесса абсорбционной очистки газов и мокрого пылеулавливания по причине одноступенчатого контактирования. Так, например, для организации процессов абсорбции среднерастворимых газов в одноступенчатых аппаратах необходимо значительно увеличить пространство контактной зоны, что вызывает существенное уменьшение величины крутки потока и, как следствие, снижение эффективности контактирования.
Технической задачей является создание массообменного аппарата, обладающего высокой эффективностью проведения процесса абсорбционной очистки газов и мокрого пылеулавливания в результате повышения использования абсорбционной способности жидкости за счет двухступенчатого противоточного контактирования.
Техническая задача решается тем, что массообменный аппарат, выполненный в виде цилиндрического корпуса, внутри которого размещены ороситель в виде перфорированной трубы по центру и коаксиально оросителю контактный сепаратор, выполненный в виде обечайки с отверстиями, аппарат снабжен закручивающим устройством и имеет патрубки ввода и вывода фаз, в котором закручивающее устройство выполнено в форме улитки, внутри которой установлены лопатки, а над лопатками выполнены отверстия, закручивающее устройство расположено на корпусе аппарата под основанием конической его части.
Решение технической задачи позволяет увеличить эффективность проведения процесса абсорбционной очистки газов и мокрого пылеулавливания за счет двухступенчатого противоточного контактирования.
На фиг.1 представлен аппарат, продольный разрез, разрез аппарата А-А; на фиг.2 - выносной элемент контактного сепаратора.
Массообменный аппарат имеет цилиндрический корпус 1, внутри которого размещен ороситель 2, выполненный в виде перфорированной трубы, и расположен по центру цилиндрического корпуса 1, коаксиально оросителю размещен контактный сепаратор 3, выполненный в виде обечайки с отверстиями 4, аппарат снабжен закручивающим устройством 5, закручивающее устройство 5 выполнено в форме улитки, внутри которой установлены лопатки 6, а над лопатками выполнены отверстия 7, закручивающее устройство расположено на корпусе аппарата под основанием конической его части 8, аппарат имеет патрубок ввода фазы 9 и патрубок вывода фазы 10.
Аппарат работает следующим образом.
Подача жидкости в аппарат осуществляется через патрубок 9. В массообменном аппарате, выполненном в виде цилиндрического корпуса 1, чистая жидкость-абсорбент поступает в пространство, образованное оросителем 2 и контактным сепаратором 3, через отверстия оросителя 2. При встрече с высокоскоростным закрученным потоком газа струи жидкости дробятся на капли. Капли жидкости с осажденными на них частицами под действием начальной радиальной скорости и центробежных сил закрученного потока оседают на контактный сепаратор 3 и образуют пленку. Пленка жидкости, находящаяся на сепараторе 3, под действием центробежной силы продавливается через соплообразные отверстия 4 сепаратора 3 в кольцевое пространство, образованное цилиндрическим корпусом 1 и контактным сепаратором 3, откуда под действием собственной силы тяжести стекает в кольцевое пространство конической части аппарата 8, в котором создается уровень жидкости, под напором которого происходит истечение жидкости в виде струи в закручивающее устройство 5.
Газовый поток через закручивающее устройство 5 проходит последовательно пространства многократного дробления капель жидкости и перекрестно-противоточного контактирования.
Газовый поток поступает в пространство сужающегося сечения закручивающего устройства, образованное лопатками 6. Закручивающее
устройство 5, выполненное в форме улитки, обеспечивает поступление и равномерное распределение газа в межлопаточном пространстве, куда через отверстия 7 струей поступает жидкость и потоком газа дробится на капли. Наличие лопаток 6 позволяет увеличить скорость движения газа в межлопаточном пространстве, за счет которого достигается последовательное дробление капель, что приводит к созданию развитой межфазной поверхности.
В пространстве перекрестно-противоточного контактирования, образованное между закручивающим устройством 5 и оросителем 2, мелкодисперсные капли, совершая вращательно-поступательное движение, опускаются в бункер для сбора шламовой жидкости.
Очищенная пылегазовая смесь поступает через коническую часть аппарата 8 в пространство между оросителем 2 и контактным сепаратором 3. Разность площадей поперечных сечений входа и выхода конической части аппарата 8 позволяет перейти от перекрестно-противоточного взаимодействия газа и жидкости в пространстве между закручивающим устройством 5 и оросителем 2 к перекрестно-прямоточному в пространстве, образованном оросителем 2 и контактным сепаратором 3. Вывод газа осуществляется через патрубок 10. Вывод жидкости осуществляется через патрубок 11.
Анализ пробы концентрации показал, что применение предлагаемого массообменного аппарата в процессе абсорбционной очистки аммиака из аммиачно-воздушной смеси позволит увеличить степень очистки до 98-99%.
Таким образом, заявляемый массообменный аппарат по сравнению с прототипом позволяет увеличить эффективность проведения процесса абсорбционной очистки газов и мокрого пылеулавливания в результате повышения использования абсорбционной способности жидкости за счет двухступенчатого противоточного контактирования.