Масообмінний апарат для взаємодії газу (пари) з рідиною

Винахід відноситься до контактних пристроїв для здійснення процесів масообміну між газовою (паровою) і рідкої фазами, а саме до пристроїв для проведення процесів ректифікації, абсорбції і хемосорбції, і може знайти застосування в нафтопереробній, нафтохімічній, хімічній і газовій промисловості. Відомий масообмінний апарат, що складається з корпусу з розташованими по висоті перфорованими тарілками, що споряджені дугоподібними трубками і патрубками, основи жолобоподібних труб виконані з отворами, у яких установлені патрубки, спрямовані усередину жолобоподібних тр уб, а кожна дугоподібна трубка розміщена усередині жолобоподібних тр уб. (А. с. СРСР №1098555, кл. В01D3/22, 1984) Така конструкція масообмінного апарата дозволяє збільшити пропускну здатність по рідкій фазі, а також діапазон усталеної роботи. Недоліком такої конструкції є низька інтенсивність процесу масообміну, а, крім того, і складність у виготовленні і монтажі. Найбільш близький до пропонованого по технічній суті, одержуваному ефектові і прийнятим за прототип є масообмінний апарат, що містить корпус з розташованими по висоті перфорованими тарілками і переливними пристроями. В отворах кожної тарілки розміщені патрубки, над кожною парою яких закріплена дугоподібна трубка, кінці якої розташовані з зазором до основи тарілки і з радіальним зазором до патрубків. У верхній частині дугоподібної трубки виконано отвір, а в нижній частині на кінцях трубки виконані отвори, що перекриваються зовнішніми стаканами, встановленими з зазором до тарілки і щільно примикають у верхній частині до поверхні трубок. (А.с. СРСР №1466775, кл. В01D3/28, 1989). Така конструкція масообмінного апарата дозволяє збільшити пропускну здатність апарата по рідкій фазі, розширити діапазон усталеної роботи за рахунок того, що нижня частина дугоподібних трубок виконана з отворами і споряджена коаксиально розташованим зовнішнім стаканом, встановленим з зазором до основи тарілки і щільно примикає у вер хній частині до поверхні дугоподібної трубки з перекриттям її отворів. Недоліком такої конструкції масообмінного апарата є низька інтенсивність масообміну через невисоку поверхню контакту фаз, а також велика металомісткість та складна конструкція, що призводить до великих витрат на ремонтні роботи. В основу винаходу поставлена задача удосконалення масообмінного апарата шляхом зміни конструкції дугоподібної трубки і її розташування, що дозволяє за рахунок збільшення зони контакту газу (пари) і рідини, їхнього подвійного контактування, дроблення газових струменів на прорізах між зубцюватими краями конічної частини трубки, створення високорозвиненої поверхні контакту фаз, забезпечити інтенсифікацію масообміну. Поставлена задача вирішується в такий спосіб: у масообмінному апараті для взаємодії газу (пари) з рідиною, що містить корпус з розташованими по висоті перфорованими тарілками з патрубками, над кожним з яких встановлена дугоподібна трубка, при цьому її кінець, розташований над патрубком, виконаний з отворами, і переливні пристрої, згідно винаходу кінець трубки з отворами, розташований над патрубком, розміщений на основі тарілки, причому інший її кінець вільно розташований у рідині, перпендикулярно напрямкові її руху по тарілці, крім того, вільний кінець трубки виконаний конічним із зубцюватими краями. Інтенсифікація масообміну відбувається за рахунок подвійного контактування газу і рідини, збільшення зони контакту газу і рідини створення високорозвиненої поверхні контакту фаз. Газовий потік, пройшовши через патрубок підхоплює рідину, що надійшла в тр убку через отвори, і двофазні потоки, що утворилися починають переміщатися по дугоподібній трубці нагору. Тут відбувається перший контакт газу і рідини. У нижній частині трубки газ та рідина проходять через прорізи в зубцюватому краї конічного кінця трубки, і відбувається другий контакт газу та рідини. Газ, виходячи через прорізи, диспергує і захоплює за собою рідину. У результаті взаємодії газорідинних струменів за рахунок турбулентних пульсацій контактуючих фаз відбувається інтенсивне перемішування газу і рідини в зоні взаємодії, тобто створюються сприятливі умови для безперервного утворення і відновлення поверхні контакту фаз. За рахунок того, що вільний кінець трубки виконаний конічним із зубцюватими краями, за рахунок дроблення струменів газу на прорізах зубцювато го краю, створення високорозвиненої поверхні контакту фаз, що безупинно оновлюється відбувається інтенсифікація процесу масообміну. На фіг.1 запропонований апарат, поперечний розріз; на фіг.2 - розріз А-А на фіг.1. Конструкція пропонованого апарата містить корпус 1 з розташованими по висоті горизонтальними перфорованими тарілками 2 і переливними пристроями 3. В отворах 4 кожної тарілки розміщені патрубки 5, над кожним патрубком закріплена дугоподібна трубка 6 один кінець 7 якої розташований на основі тарілки 2 і має отвори 8, а інший кінець 9 вільно розміщений у рідині перпендикулярно напрямкові її руху по тарілці 2 і виконаний конічним із зубцюватими краями. Апарат працює таким чином. Рідина надходить з тарілки, що розташована вище, по переливному пристрою 3 і рухається по полоту тарілки 2. Рідина через отвори 8, виконані в кінцях 7 трубок 6 попадає усередину патрубків 5. Тут рідина підхоплюється газом, що надходить з тарілки, яка розташована нижче, через отвори 4 і патрубки 5, і двофазні потоки, що утворилися починають переміщатися по дугоподібних трубках 6. Виходячи через прорізи конічного вільного кінця 7 дугоподібної трубки 6 газ диспергує і захоплює за собою рідину. У результаті взаємодії газорідинних струменів за рахунок турбулентних пульсацій і збільшення відносної швидкості руху контактуючи х фаз, збільшення зони контакту їхнього подвійного контактування, відбувається інтенсивне перемішування газу та рідини в зоні взаємодії, тобто створюються сприятливі умови для безперервного утворення і відновлення поверхні контакту фаз. Таким чином, за рахунок збільшення зони контакту фаз, їхнього подвійного контактування, створення високорозвиненої поверхні контакту фаз, що безупинно оновлюється, відбувається інтенсифікація масообміну.