ВИХРЕВОЙ РАСПЫЛИВАЮЩИЙ АБСОРБЕР
VORTEX SPRAY ABSORBER

Предлагаемое изобретение относится к тепломассообменным аппаратам и может быть использовано в нефтехимической, химической, химико-фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен полый распыливающий абсорбер (см. книгу А.Г.Касаткина «Основные процессы и аппараты химической технологии», М., Альянс, 2005 г., с.457, рис.XI-28), содержащий корпус с патрубками входа и вывода газа и отвода жидкости и форсунки, установленные в корпусе сверху в горизонтальный ряд.
Недостатками указанного абсорбера являются низкая производительность из-за небольшой допустимой скорости легкой фазы в аппарате, превышение которой приводит к интенсивному уносу жидкости из аппарата легкой фазой, и низкая эффективность тепломассопереноса из-за однократного взаимодействия в аппарате фаз.
Прототипом является двухступенчатый полый вихревой аппарат (см. книгу А.Н.Николаева, А.В.Дмитриева, Д.Н.Латыпова «Очистка газовых выбросов ТЭС, работающих на твердом и жидком топливе», Казань, ЗАО «Новое знание», 2004 г., стр.11, рис.1.3в), содержащий корпус с патрубками входа и вывода газа и отвода жидкости, узлы ввода жидкости в виде установленных вдоль продольной оси корпуса друг под другом перфорированных труб и завихрители.
Недостатками прототипа являются: низкая эффективность тепломассопереноса из-за слаборазвитой поверхности межфазного контакта и дробления струй на капли больших размеров, большие энергозатраты на прохождение потоком легкой фазы завихрителей и на придание этому потоку нисходящего движения, а также сложность конструкции.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности тепломассопереноса, снижение энергозатрат и упрощение конструкции.
Задача осуществляется тем, что в вихревом распиливающем абсорбере, содержащем корпус с патрубками входа и вывода газа и отвода жидкости, узел ввода жидкости в виде установленной вдоль продольной оси корпуса перфорированной трубы и укрепленные на перфорированной трубе завихрители, согласно изобретению завихрители выполнены в виде крыльчаток, перфорированная труба установлена в корпусе в подшипниках с возможностью вращения, а патрубки входа и вывода газа установлены на корпусе тангенциально, причем патрубок вывода газа расположен навстречу вращающемуся в корпусе потоку газа.
На фиг.1 изображен вихревой распыливающий абсорбер, продольный разрез, на фиг.2 - вид А на фиг.1.
Аппарат содержит корпус 1 с патрубками 2, 3, 4 соответственно входа газа, выхода газа и отвода жидкости, узел ввода жидкости в виде перфорированной трубы 5 с перфорациями 6 и завихрители, выполненные в виде укрепленных на перфорированной трубе крыльчаток 7.
Патрубки 2 и 3 установлены на корпусе 1 тангенциально, причем патрубок 3 расположен навстречу вращающемуся в корпусе газовому потоку.
На корпусе 1 сверху вмонтирован расположенный соосно перфорированной трубе 5 патрубок 8 ввода жидкости, нижний конец которого введен с зазором в верхний конец перфорированной трубы.
Перфорированная труба 5 установлена в корпусе 1 с возможностью вращения в подшипниках 9 и 10.
Патрубки 4 размещены на корпусе 1 тангенциально навстречу вращающейся на стенке корпуса пленке жидкости.
В корпусе 1 напротив каждого патрубка 4 установлен коаксиально расположенный патрубок 11 разделения фаз, образующий со стенкой корпуса кольцевой карман 12 с донышком в верхней части, расположенным выше патрубка 4.
Вихревой распыливающий абсорбер работает следующим образом.
Газ поступает в корпус 1 через патрубок 2 тангенциально, приобретая в аппарате восходящее винтовое движение. Воздействуя на крыльчатки 7, поток газа вращает их вместе с перфорированной трубой 5. Подшипники 9 и 10 обеспечивают легкое вращение перфорированной трубы 5 с укрепленными на ней крыльчатками 7 от газового потока.
Жидкость вводится под давлением через патрубок 8 в перфорированную трубу 5, из которой вытекает через перфорации 6 в виде распадающихся на мелкие капли струй. Вращающиеся крыльчатки 7 дробят капли распадающихся струй на более мелкие, обеспечивая тонкий распыл жидкости, и усиливают вращение газового потока в корпусе 1 по всей высоте рабочей зоны аппарата.
При взаимодействии с каплями распыленной жидкости поток газа вовлекает их в совместное восходящее винтовое движение. Центробежной силой капли отбрасываются на стенку корпуса 1, где сливаются, и образующаяся сплошная жидкостная пленка, сохраняя восходящее винтовое движение, уходит в кольцевые карманы 12, образованные стенками патрубков 11 и корпуса. Благодаря тому что патрубки 4 расположены тангенциально навстречу вращающейся пленке жидкости, последняя, имея большую тангенциальную составляющую скорости, интенсивно выдавливается из кольцевых карманов 12 через патрубки 4 наружу аппарата.
Отделенный от жидкости газ выходит из корпуса 1 через патрубок 3.
Тангенциальное расположение патрубков 2 и 3 на корпусе 1 усиливает вращение газового потока в аппарате.
Кольцевые карманы 12 с донышком в верхней части, образованные стенками корпуса 1 и патрубков 11, обеспечивают эффективный отвод пленки жидкости из аппарата при восходящем винтовом движении газожидкостного потока.
Выполнение завихрителя в виде крыльчаток 7, укрепленных на перфорированной трубе 5, и размещение перфорированной трубы в корпусе 1 аппарата с возможностью вращения обеспечивают:
- интенсивный распад вытекающих из перфораций 6 перфорированной трубы струй жидкости на мелкие капли, тонкое дробление этих капель и их распыление по всей рабочей зоне аппарата, приводящие к созданию сильно развитой и непрерывно обновляющейся поверхности межфазного контакта;
- снижение сопротивления завихрителей, выполненных в виде крыльчаток, движению газового потока в аппарате;
- упрощение конструкции.
Технико-экономическая эффективность от использования изобретения достигается за счет повышения эффективности тепломассопереноса благодаря созданию в аппарате сильно развитой и непрерывно обновляющейся поверхности межфазного контакта, снижения энергозатрат от снижения сопротивления завихрителей и снижения стоимости аппарата от упрощения конструкции завихрителей.