МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к массообменным аппаратам, играющим роль фильтров-осушителей газа, предназначенных для разделения многофазных сред в процессах адсорбции, ректификации, и может быть использовано в системах управления газопроводов.
Известны фильтры-осушители газа (N 1487950, B01D 46/02; N 2016629 B01D 45/06), содержащие цилиндрический корпус, патрубки ввода и вывода жидкости и газа, фильтрующие элементы, сепарационные пакеты.
Известные устройства не применяются для осушки природного газа, используемого для управления автоматикой в системах на перекачивающих станциях, т.к. они; нестабильно работают в импульсном режиме.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение, защищенное патентом РФ N 218349, B01D 53/18, 2001 г.
Известный массообменный аппарат, включающий цилиндрический корпус с горизонтальной крышкой, сепаратор, пористые элементы, барботажную ванну, погруженную в дополнительную ванну.
Недостатком известно устройства является недостаточная интенсификация процесса абсорбции.
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение - интенсификация процесса абсорбции в массообменных аппаратах.
Проблема решается тем, что в массообменном аппарате, включающем цилиндрический корпус с горизонтальной крышкой, сепаратор, фильтроэлементы грубой и тонкой очистки, согласно полезной модели на линии подачи газа установлен эжектор, а корпус в нижней части заполнен жидким сорбентом.
Отличием предлагаемой конструкции является ввод в массообменный аппарат газа через эжектор, расположенный внутри корпуса, заполненного сорбентом.
В отличие от известных устройств происходит замена процессов барботирования газа через слой жидкости или душирования восходящего потока газа капельным сорбентом процессом создания газожидкостной аэрозоли путем подсоса жидкого сорбента при прохождении газа через эжектор.
Посредством эжектора производится подсос жидкого сорбента, а газ на выходе из эжектора представляет собой мелкодисперсную аэрозоль (туман).
Особенностями аэрозолей являются малая вязкость газовой дисперсной среды и большой свободный пробег молекул газа по сравнению с размером частиц сорбента поэтому, несмотря на сравнительно большой размер частиц, в аэрозолях происходит интенсивное броуновское движение. Данный эффект позволяет произвести полную осушку газа до влажности, остающейся при сушке газа данным видом сорбента.
Заявляемое решение может быть промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности - «промышленная применимость».
Сравнение заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической литературе и патентным источникам показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна. Следовательно, оно соответствует условию патентоспособности - «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показывает, что предлагаемое устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где схематично изображен массообменный аппарат.
Массообменный аппарат включает в себя цилиндрический корпус 1 с горизонтальной крышкой 2 в верхней части. В крышке 2 по ее оси установлен плоский фильтр тонкой очистки 3 (пористый нержавеющий материал). К нижней части крышки 2 коаксиально закреплен сепаратор 4, внутри которого по его оси крепится цилиндрический фильтр грубой очистки 5. Ниже сепаратора 4 внутри корпуса 1 радиально к нему установлен эжектор 6. Нижняя часть корпуса 1 заполняется жидким сорбентом.
Эжектор 6 - устройство, в котором происходит передача кинетической энергии от одной среды (газ), движущейся с большой скоростью, к другой. Эжектор, работая по закону Бернулли, создает в сужающем сечении пониженное давление (газа), что вызывает подсос в поток другой среды (сорбент), которая затем уносится и удаляется от места всасывания энергией первой среды.
Конструктивные элементы эжектора рассчитываются в каждом конкретном случае по требуемым параметрам работы. У предлагаемого эжектора коэффициент эжекции должен быть меньше 1.
Устройство работает следующим образом.
Ввод газа осуществляется через эжектор 6, расположенный внутри корпуса 1. Посредством эжектора производится подсос жидкого сорбента (например, смеси 50% этиленгликоля и 50% диэтиленгликоля) и газ на выходе из эжектора представляет собой мелкодисперсную аэрозоль (туман).
Особенностями аэрозолей являются малая вязкость газовой дисперсной среды и большой свободный пробег молекул газа по сравнению с размером частиц сорбента поэтому, несмотря на сравнительно большой размер частиц, в аэрозолях происходит интенсивное броуновское движение.
Вследствие интенсивного броуновского движения и отсутствия факторов стабилизации, аэрозоли агрегатно неустойчивы. Частицы сорбента объединяются в крупные агрегаты, быстро оседающие в газовой среде.
Затем газожидкостной поток направляется к сепаратору 4, где отделяется капельный сорбент и очищенный газ проходит последовательно через фильтр грубой очистки 5 и фильтр тонкой очистки 3.
Использование аппарата позволяет предельно интенсифицировать процесс поглощения паров воды в газе.