Масообмінний апарат зі стабілізаторами пінного шару

Реферат: Масообмінний апарат із стабілізаторами пінного шару містить корпус, штуцери введення і відведення газу, штуцери введення і відведення рідини, зрошувач, трубчасті провальні тарілки, трубки, стабілізатори пінного шару і краплевідбійники, дистанційні грати, демістер. Стабілізатор виконаний у вигляді стільникових ґрат з тонких пластин. UA 69458 U (54) МАСООБМІННИЙ АПАРАТ ЗІ СТАБІЛІЗАТОРАМИ ПІННОГО ШАРУ UA 69458 U UA 69458 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до хімічного машинобудування і стосується, зокрема, масообмінної техніки, а точніше, масообмінних апаратів для хімічної, нафтогазової промисловості і установок теплоенергетики. У теперішній час існує проблема підвищення продуктивності і зниження металоємності, а також підвищення надійності та ефективності процесів тепло- і масообміну й поділу фаз. Так як масообмінні апарати та газорідинні сепаратори є основними апаратами для процесів підготовки і переробки газу, то рішення вищезазначеної проблеми відкриває шлях до створення міні ГПЗ малогабаритного типу для нафтових і газових родовищ континентального шельфу і, особливо, наземних установок, розташованих в районах полярної Арктики, Сибіру та Аляски, де мала вага, малі розміри і висока питома продуктивність є виключно корисними якостями. У теперішній час відомій масообмінний апарат зі стабілізатором пінного шару і краплевідбійниками над ним. Основними елементами такого апарату є встановлені над провальною тарілкою стабілізатори пінного шару, виконані у вигляді квадратних чарунок 40x40 мм і більше при висоті стабілізатора 60-80 мм і розташовані над ним на відстані, близькій до висоти стабілізатора краплевідбійники з чарунками квадратного перерізу, нахиленими під гострим кутом від осі апарату в різні боки пластини, що відкидають краплі на внутрішню стінку апарату. Недоліком цього апарату є грубий розподіл потоку оброблюваного газу на два потоки, що відкидаються лопатками краплевідбійників праворуч і ліворуч до корпусу масообмінного апарату. При переході на розміри апаратів більше ніж 1000-1600 мм, це призводить до зниження ефективності пиловловлювання та характеристик масообмінного процесу, а в апаратах з кількома тарілками, до деградації рівномірного розподілу газорідинного шару по чарунках стабілізатора. [1], [2] Найбільш близькою є вдосконалена конструкція масообмінного апарату, для якої було запропоноване встановлення на провальній тарілці стабілізаторів пінного шару, виконаних суцільними в нижній частині, що примикає до масообмінної тарілки, і перфорованими у верхній частині. Завдяки застосуванню перфорованих у верхній частині стабілізаторів вдалося забезпечити перетікання рідини до сусідніх чарунок, чим, у підсумку, сприяти рівномірному розподілу пінного шару по всій площі тарілки. [3], [4]. Для подальшої інтенсифікації процесів тепло і масообміну в масообмінному апараті були застосовані провальні тарілки з фасками отворів, що чергуються у верхній і ніжній частині, і забезпечують переважний злив рідини або прохід парової фази по кожному отвору; стабілізатор, що встановлено над тарілкою, виконаний суцільним в нижній, що примикає до масообмінної тарілки, частині і перфорованим у верхній частині, і спирається на грати з великими квадратними чарунками в 2-3 рази більшими, ніж чарунка стабілізатора. Для зменшення бризковиносу над стабілізатором встановлені краплевідбійники у вигляді ряду пакетів з пласкими лопастями, відхиленими в різні боки. Ці пакети мають ширину не більше розміру чарунки стабілізатора. [5] Це технічне рішення вибране як найближчий аналог. Недоліком такого апарату є чутливість до монтажу тонкостінних листових лопаток краплевідбійників, які легко деформуються в процесі внутрішнього монтажу в апараті, порушуючи конструкцію її проточної частини, а також висока трудомісткість виконання фасок, що чергуються, по всій площі тарілок. Задача корисної моделі є інтенсифікація процесів тепломасообміну, підвищення міцності конструкції, поліпшення провалу рідини, що пройшла контакт з газом, а також забезпечення ефективного відділення крапель, що проконтактували, з газового потоку. Поставлена задача вирішується тим, що стабілізатор виконаний у вигляді стільникових ґрат з тонких пластин перфорованого листового матеріалу, встановлених на ребро з утворенням регулярних чарунок квадратного перерізу від 32x32 мм до 50x50 мм і встановлених безпосередньо на трубчасту провальну тарілку. Крім того стабілізатор пінного шару для спрощення конструкції виконаний у вигляді вигнутих ділянок, скріплених точковим зварюванням, з утворенням пилоподібного профілю напівчарунок з кутом при вершині, що дорівнює 90°. Крім того краплевідбійник, встановлений над стабілізатором виконаний з листа з похилими і прямими ділянками пилоподібного профілю з утворенням відкритих напівчарунок трикутної форми з кутом при вершині, що дорівнює 60°, при цьому чарунки, що примикають одна до одної нахилені в різні боки під кутом 20-45° до вертикалі, а сторона напівчарунки дорівнює 20-25 мм. Крім того висота стабілізатора складає 80-100 мм, висота краплевідбійника - 60-75 мм, а діаметр труб трубчастої тарілки складає 25-32 мм при вільному перерізі 14,5-20,5 % від загальної площі тарілки. 1 UA 69458 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Це забезпечує, порівняно з масообмінними апаратами із стабілізаторами пінного шару, виконаними суцільними в нижній частині, що примикає до масообмінної тарілки і перфорованими у верхній частині, високу інтенсивність тепломасообміну завдяки турбулізації газорідинного шару по всій стільниковій чарунці, кращий провал рідини на трубчастій провальній тарілці, в результаті чого забезпечується чинник швидкості від 2 до 4. Запропонована корисна модель ілюструється кресленнями: на фігурі 1 показано загальний вигляд масообмінного апарату зі стабілізаторами пінного шару; на фігурі 2 показано стабілізатор пінного шару з перфорованими осередками квадратного перерізу; на фігурі 3 показані деталі краплевідбійників з нахиленими в різні боки ділянками пилоподібного профілю; на фігурі 4 показана дистанційна проставка - рідкі грати; на фігурі 5 показано альтернативні виконання стабілізатора пінного шару у вигляді вигнутих ділянок, скріплених точковим зварюванням, з утворенням пилоподібного профілю напівчарунок з кутом при вершині, що дорівнює 90 °. Апарат фіг. 1 складається з корпусу 1, оснащеного штуцером для входу газу 2, штуцером введення рідини 3, штуцером відведення газу, що проконтактував 4, і штуцером відведення рідини, що проконтактувала 5. Зрошувач 6 подає рідину на краплевідбійники 10, що спираються на дистанційні грати 9, крізь які рідина проходить на зрошення чарунок стабілізатора 8, встановленого безпосередньо на трубчастій тарілці 7 і далі; пройшовши низку тарілок, рідина, що проконтактувала, відводиться через штуцер 5. Над зрошувачем встановлений демістер 11, що вловлює дрібні краплі на виході з апарату. Перфоровані пластини з тонкого листового матеріалу товщиною 0,2 - 2 мм, що перетинаються 12 і 13, утворюють квадратні осередки стабілізатора фіг. 2. Над стабілізатором встановлені дистанційні грати 9 фіг. 4 і краплевідбійник 9 фіг.3, що складається з листів з нахиленими під кутом α каналами пилоподібного профілю 14 з утворенням відкритих напівчарунок трикутної форми з кутом при вершині рівнім 60 °, при цьому листи, що примикають один до одного, нахилені в різні боки під кутом α до вертикалі. Робота апарату Надходячи через штуцер 2 газ, проходить через трубчасту провальну тарілку і надходить в чарунки стабілізатора 8. Під впливом газового потоку рідина в чарунках спінюється і піднімається на висоту більше 40 мм. При цьому віднесені з стабілізатора 8 краплі рідини надходять на краплевідбійник 10 з напіввідкритими похилими каналами. Завдяки тому, що канали краплевідбійників утворені нахиленими під гострим кутом α в протилежні сторони встановленими один за одним листами пилкоподібної форми, вдається забезпечити ефективний відбій крапель рідини, що відноситься з тарілки, на стінку апарату з повернення їх на провальну трубчасту тарілку під власною вагою. При цьому газ, пройшовши через краплевідбійник, надходить на вище розташовану трубчасту провальну тарілку, проходить через стабілізатор пінного шару і наступний краплевідбійник. Зі зрошувача 6 через низку форсунок або сопел рідина подається на краплевідбійник, проходить крізь нього на тарілку і провалюється, пройшовши щаблі контакту до виходу крізь штуцер 5. Дрібні краплі проконтактувалої рідини, що віднесені зі зрошувача і краплевідбійника у верхній частині апарату уловлюються демістером 11, коагулюють та окремими великими краплями стікають вниз крізь зрошувач. Газ, що проконтактував, звільнений від туманоподібних крапель, відводиться з апарату через штуцер 4. Джерела інформації 1. Авторское свидетельство SU 578091 А, БИ № 40, 1977 г. 2. Ковалѐв О.С, Мухленов И.П., Туболкин А.Ф. и др. «Абсорбция и пылеулавливание в производстве минеральный удобрений» - М.: «Химия», 1987. - С. 84-120. 3. В.М. Киселѐв, патент США № 4 820 456, Массообменный аппарат, МКл ВО IF 3/04, класс. США 261/11, дата патента 11.04.1989 г. 4. Kiselev Viktor Μ., патент Канады № 1 264 285, Int. Cl. BO ID 3/22, Mass-transfer apparatus, дата патента 9.01.1990 г. 5. Hartmann Klaus, Kiselev Viktor M., патент ФРГ DE 199 29 407 С 1, Int. Cl. B01D 3/00, Stoffaustauschapparat, дата патента 18.01.2001 г. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Масообмінний апарат із стабілізаторами пінного шару, що корпус, штуцери введення і відведення газу, штуцери введення і трубчасті провальні тарілки, які утворені з трубок круглого або куточків, які повернені вершиною вгору з кутом при вершині 2 містить в собі вертикальний відведення рідини, зрошувач, напівкруглого перерізу або з рівним 90° з дистанційними UA 69458 U 5 10 15 ґратами, стабілізаторами пінного шару і краплевідбійниками, а також демістер, який відрізняється тим, що стабілізатор виконаний у вигляді стільникових ґрат з тонких пластин перфорованого листового матеріалу установлених на ребро з утворенням регулярних чарунок квадратного перерізу від 32x32 мм до 50x50 мм і встановлених безпосередньо на трубчасту провальну тарілку. 2. Масообмінний апарат із стабілізаторами пінного шару за п. 1, який відрізняється тим, що стабілізатор пінного шару для спрощення конструкції виконаний у вигляді вигнутих ділянок, скріплених точковим зварюванням, з утворенням пилоподібного профілю напівчарунок з кутом при вершині, що дорівнює 90°. 3. Масообмінний апарат із стабілізаторами пінного шару за п. 1, який відрізняється тим, що краплевідбійник, встановлений над стабілізатором, виконаний з листа з похилими і прямими ділянками пилоподібного профілю з утворенням відкритих напівчарунок трикутної форми з кутом при вершині, що дорівнює 60°, при цьому чарунки, що примикають одна до одної, нахилені в різні боки під кутом 20-45° до вертикалі, а сторона напівчарунки дорівнює 20-25 мм. 4. Масообмінний апарат із стабілізаторами пінного шару за п. 1, який відрізняється тим, що висота стабілізатора складає 80-100 мм, висота краплевідбійника - 60-75 мм, а діаметр труб трубчастої тарілки складає 25-32 мм при вільному перерізі 14,5-20,5 % від загальної площі тарілки. 3 UA 69458 U 4 UA 69458 U 5 UA 69458 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6