АБСОРБЕР

Предлагаемое техническое решение относится к массообменным аппаратам с листовой насадкой и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов.
Известно тепломассообменное устройство, содержащие обечайку (корпус) с внутренними переливами, коллекторы для отвода и подачи теплоносителя в канал, образованный вертикально установленными контактными парами пластин, каждая из которых образует газожидкостный канал с примыкающими к поверхности пластин специальными теплопроводящими элементами в виде наклонно гофрированных лент, повернутых одна относительно другой и образующих винтовые каналы, при этом ленты могут быть перфорированными (авт. св. СССР №1001952, B01D 3/28, 1983 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится небольшая поверхность вертикально установленных пластин, что снижает производительность тепломассообменного устройства.
Известно тепломассообменное устройство, включающее корпус, коллекторы для отвода и подачи теплоносителя в канал, образованный вертикально установленными контактными парами пластин, смежные пары пластин образуют газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные гофрированные теплопроводящие элементы, отличающееся тем, что каждая контактная пара пластин, примыкающие к ней участки газожидкостных каналов, отделенные от соседних участков теплопроводящими элементами, и фрагменты коллекторов для отвода и подачи теплоносителя соединены в блоки, при этом фрагменты коллекторов между блоками герметично соединены между собой, теплопроводящие элементы выполнены с продольными гофрами, а контактные пластины - с продольными или наклонными гофрами (патент на полезную модель №141498, B01D 3/28,2013 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточный массоперенос на границе раздела жидкой и газовой фаз, из-за малой поверхности контактных пластин, что снижает производительность известной конструкции тепломассообменного устройства.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является колонна с насадкой в виде вертикальных пластин (плоскопараллельная насадка из того или иного твердого материала (металл, дерево, пластические массы) или туго натянутых полотнищ из ткани). В верней части аппарата находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие каждую пластину с обеих сторон (В.М. Рамм. Абсорбция газов. Издание второе, переработанное и дополнительное. - М.: Химия, 1976, с. 307-308).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая производительность из-за недостаточной поверхности вертикальных пластин, на которых проходит массообмен между пленкой жидкости и восходящим потоком газа.
Техническим результатом предлагаемой конструкции абсорбера является повышение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что абсорбер, представляющий собой колонну с насадкой в виде вертикальных полотнищ из ткани, распределяющие жидкость устройства, установленные в верхней части аппарата для равномерного орошения каждого полотнища с обеих сторон, отличающийся тем, что полотнища выполнены в виде трубчатых рукавов, установленных осесимметрично с зазором между смежными рукавами.
Осисимметричная установка внутри колонны трубчатых рукавов позволяет увеличить поверхность массопереноса, у абсорбционной колонны с вертикальными пластинами, выполненными из тканевых полотнищ площадь поверхности массопереноса почти на 13,5% меньше, по сравнению с колонной с трубчатыми рукавами. Выполнение зазора между смежными рукавами позволяет равномерно с одинаковой скоростью подавать навстречу друг другу пленку стекающей с обеих сторон рукава жидкость и движущийся навстречу ей поток газа. Все это в целом повысит производительность.
На фиг. 1 представлен общий вид в разрезе колонны с трубчатыми рукавами предлагаемой конструкции; на фиг. 2 - поперечный разрез по А-А.
Абсорбер представляет собой колонну, состоящую из корпуса 1 с насадкой в виде трубчатых рукавов 2, с зазором между ними. Корпус 1 содержит патрубки для входа 3 и выхода 4 жидкости и входа 5 и выхода 6 газа. К патрубку 3 входа жидкости прикреплено распределительное устройство для жидкости, состоящее из трубы 7 с распределительными патрубками 8, под каждым их которых установлены щелевые кольцевые воронки 9 для равномерного орошения трубчатых рукавов 2, с зазором между ними, жидкостью с созданием на них с обеих сторон ее пленки.
Абсорбер работает следующим образом. Жидкость по патрубку 3 подается в распределительное устройство для жидкости и из трубы 7 попадает в распределительные патрубки 8, а из них в щелевые кольцевые воронки 9, которые равномерно в виде кольцевой пленки орошают обе поверхности трубчатых рукавов 2 и жидкость стекает по ним вниз корпуса 1 и отводится из него по патрубку 4.
Газ подается по патрубку 5, в корпус абсорбера, равномерно обтекая, поверхности пленок жидкости, стекающей по трубчатым рукавам 2, поднимается вверх вдоль поверхностей трубчатых рукавов 2 и выходит из корпуса 1 по патрубку 6.
Пример расчета.
1
2
3
1
2
3
4
В абсорбере, представляющем собой насадочную массообменную колонну с трубчатыми рукавами, очищают воздух в процессе абсорбции. Диаметр колонны D=0,5 м, зазор между рукавами 2 составляет δ=δ=δ=δ=0,05 м. Тогда в колонне осесимметрично можно установить 4 рукава диаметрами: D=0,1 м, D=0,2 м; D=0,3 м; D=0,4 м с зазором между рукавами δ=0,05 м.
Общая площадь поверхности этих четырех рукавов длинной 1 м составляет:
3
1
2
3
4
2
ƒ=π(D+D+D+D)=3,14 м/м.
2
В конструкции трубчатого абсорбера, принятого за прототип, при том же зазоре между пластинами δ=0,05 м, общая поверхность трубчатых пластин составляет 2,76 м/м, то есть в предлагаемой конструкции поверхность теплообмена увеличивается на 13,5%.
Таким образом, осисимметричная установка внутри корпуса 1 колонны трубчатых рукавов 2 позволяет увеличить поверхность массопереноса по сравнению с вертикальными пластинами, выполненными из тканевых полотнищ, что способствует росту производительности. Выполнение зазора между смежными трубчатыми рукавами 2 позволяет равномерно с одинаковой скоростью подавать навстречу друг другу пленку стекающей с обеих сторон рукава жидкости и движущийся навстречу поток газа, что также приводит к стабильности процесса массопередачи.