Пінний апарат

Винахід відноситься до мокрої очистки газів від зважених диспергованих домішок, а також призначений для проведення процесів тепломасообміну між рідиною та газом. Відомий пінний апарат [а.с. №578091, B01D47/04 від 30.10.77], який складається з вертикального корпусу усередині якого розташована тарілка провального типу і на ній стабілізатор пінного шару, який виконано у вигляді стільникової решітки з вертикальних пластин. У верхньої частині пінного шару розташовано додатковий стабілізатор, який виконано з похилих пластин. Недоліками цього пристрою є: - наявність бризковіднесення; - підвищений гідравлічний опір у зв'язку з установкою додаткового стабілізатора. Найбільш близьким по технічній сутності і результату, що досягається, до об'єкта, що заявляється, є конструкція пінного апарата [а.с. 1657217, B01D47/04 від 23.06.91], який містить корпус з вхідним та вихідним патрубками. Усередині корпуса розташована тарілка, перфорована отворами, над якою на осі з можливістю обертання встановлений стабілізатор піни, що складає з радіальних елементів і поперечних перегородок, встановлених паралельно один до одного. Недоліками цього пристрою є: - необхідність підводу енергії, яка потрібна для обертання стабілізатора; - можливість підвищення бризковіднесення при обертанні стабілізатора; - складність виготовлення стабілізатора; Задачею даного винаходу є підвищення ефективності процесу очистки газів, зменшення енерговитрат за рахунок зменшення бризковіднесення, а також інтенсифікація тепломасообміну і підвищення продуктивності апарату за рахунок турбулізації газорідинного середовища та організації поперечного перемішування на внутрішніх елементах апарата. Для рішення поставленої задачі пінний апарат, який виконаний із корпуса, постаченого патрубками вводу та відводу газу та патрубками для вводу і відводу рідини відповідно до винаходу, стабілізатор пінного шару виконано з двох см уг закрученого гофрованого матеріалу, які розташовані таким чином, що гофри сусідніх смуг перехрещуються, крім того гофровані смуги стабілізатора перфоровані, крім того висота гофрування смуги стабілізатора складає величину 0,03-0,15 від діаметра апарата, висота блоків стабілізатора складає величину 0,01-0,1 від діаметра апарата, величина кута нахилу гофр ування пластин - 20°-80° до вертикальної осі апарата. Фіг.1 - загальний вид пінного апарату. Фіг.2 - зображення гофрованої перфорованої смуги. Фіг.3 - стабілізатор пінного шару. Пінний апарат (Фіг.1) складається з циліндричного корпуса 1, постаченого патрубками введення 2 і виведення 3 газу і патрубками для введення 4 і відведення 5 рідини. Усередині корпуса 1 встановлені перфоровані тарілки 6. Над тарілками 6 з можливістю вертикального переміщення встановлюються стабілізатори 7. Рідина, що зрошує, подається через розподільник рідини 8. У корпусі 1 розташований бризковловлювач 9. Стабілізатор 7 складається з двох закручених перфорованих гофрованих смуг 10 (Фіг.2). Отвори 11 виконані таким чином, що вони знаходяться між западинами і піками гофрів. Дві см уги 10 розташовані таким чином, що гофри сусідніх смуг перехрещуються. Дві смуги скручуються в циліндричний блок стабілізатора 7 необхідного діаметра (Фіг.3). Пінний апарат працює в такий спосіб. В середину корпуса 1 через вхідний патрубок 2 подають забруднений домішками газ. Зверху через пристрій, що зрошує, 8 подають рідину. Газ вступає у взаємодію з рідиною з утворенням у робочому просторі над тарілками 6 газорідинного пінного шару з високорозвиненою поверхнею контакту газової і рідкої фаз, у якому відбувається очищення газу від домішок або інші тепломасообміні процеси. Стабілізатор пінного шару 7 запропонованої конструкції усуває коливання висоти пінного шару. Така конструкція стабілізатора дозволяє одержати закручений разом з верхнім шаром піни, газовий потік. Стабілізатор пінного шару 7 створює спрямовані потоки і турбулізує середовище на тарілці 6, що інтенсифікує тепломасоперенос і підвищує продуктивність апарата за рахунок вирівнювання концентраційних профілів, турбулізації газорідинного середовища на тарілках 6 і організації поперечного перемішування середовища на них. Створення спрямованих окружних потоків на тарілках 6 можливо завдяки наявності отворів 11 у гофрованих смугах 10 стабілізатора 7. Таким чином, стабілізатор пінного шару виконує функцію як власне стабілізатора, що перешкоджає утворенню хвиль на поверхні тарілки, і створенню розвитої пінної структури, так і функцію турбулізації газорідинного середовища на тарілці й організації поперечного перемішування на ній. Пройшовши газорідинний шар, газ очищається від домішок, відокремлюється від дрібнодисперсних крапель в сепараторі 9 і виводиться з апарата через вихідний патрубок 3. Відпрацьована рідина виводиться через патрубок 5. Величина кута нахилу гофр ування пластин - 20°-80° до вертикальної осі апарата. Кут на хилу гофр ування пластин менш ніж 20° до вертикальної осі апарата знижує ступінь закручення потоку, що значно знижує ефективність уловлювання бризків, а кут нахилу гофр ування більш 80° до вертикальної осі апарата сильно збільшує ступень закручення потоку, що приводить до значного збільшення гідравлічного опору апарата і стає енергетично недоцільним. Оптимальна висота гофрування смуги матеріалу, з якого виготовляється стабілізатор складає 0,03D0,15D. При зменшенні висоти гофрів менше 0,03D створюється небезпека забивання стабілізатора рідинами, що кристалізуються, або пилом. При збільшенні зазору більше 0,15D структура пінного шару стає більш пухкою, що приводить до зменшення поверхні контакту фаз і зниженню ефективності газоочистки чи тепломасообмінного процесу. Висота блоків стабілізатора складає 0,01-0,1D. Висота стабілізатора впливає на обсяг і структур у пінного шару. При зменшенні висоти блоку стабілізатора нижче 0,01D висота пінного шару стає незначною, у результаті чого падає ефективність очищення газу, а при збільшенні висоти блоку більш 0,1D обсяг піни усередині стабілізатора зростає, що приводить до росту гідравлічного опору апарата і до різкого зниження продуктивності. Використання даного пристрою при проведенні процесів тепломасообміну й очищення газів значно підвищить продуктивність та ефективність таких процесів за рахунок зменшення бризковіднесення, турбулізації газорідинного середовища та організації поперечного перемішування на внутрішніх елементах апарату. Пінний апарат може знайти застосування для проведення тепломасообмінних процесів між газом та рідиною, а також для очищення газів у хімічній, нафтохімічній, харчовій і суміжних галузях промисловості.