способ организации потоков в массообменных аппаратах

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ПОТОКОВ В МАССООБМЕННЫХ АППАРАТАХ при противоточном контактировании потоков газа (пара) и жидкости (зернистого материала) с делением потока газа (пара) на части, отличающийся тем, что, с целью обеспечения повышенной производительности аппарата, одну из частей газового (парового) потока направляют в обход одной или нескольких ступеней контакта байпасом, после чего перемешивают с основным потоком, причем процесс деления и смешения потоков повторяют несколько раз по высоте аппарата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для зон, охватывающих точки смешения и последующего разделения потоков, организуют дополнительные байпасные потоки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам организации контакта фаз в системе газ (пар) - жидкость (зернистый материал) и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и смежных отраслях промышленности в процессах абсорбции, десорбции, ректификации и др., позволяет интенсифицировать действующие массообменные аппараты без полной замены внутренних контактных устройств и снизить вследствие этого затраты на реконструкцию.

Целью изобретения является повышение производительности аппарата.

На фиг. 1 представлена схема движения газовых (паровых) потоков; на фиг. 2 - схема движения газовых (паровых) потоков с организацией дополнительных байпасных потоков для зон между точками смешения и последующего разделения потоков; на фиг. 3 - схема организации потоков.

Поток 1 жидкости (зернистого материала) поступает в аппарат на верхнюю контактную ступень и движется сверху вниз, проходя поочередно все контактные ступени аппарата.

Газовый (паровой) поток поступает в нижнюю часть аппарата, делится на две части, одна из которых 2 проходит через контактные ступени аппарата снизу-вверх, противотоком потоку жидкости (зернистого материала) и взаимодействует с ним, а другая 3 направляется в обход одной или нескольких ступеней контакта по каналам, установленным внутри или вне аппарата. Затем части газового (парового) потока встречаются и перемешиваются в точке 4 смешения. Объединенный газовый (паровой) поток 5 проходит далее одну (или несколько) ступеней контакта 6, которые могут быть рассчитаны на большую производительность, затем в точке 7 вновь разделятся на основной 2 и байпасный 3. Для обеспечения нормальной работы ступеней контакта 6 без замены их на устройства с большей пропускной способностью для зон, ограниченных точками смешения 4 и разделения 7 потоков, могут быть организованы дополнительные байпасные потоки 8. Каналы для прохода байпасных потоков 3 и 8 выполнены так, чтобы гидравлическое сопротивление движению отдельных частей газа (пара) было одинаковым, в результате чего поток делится на части в требуемой пропорции.

Предлагаемый способ позволяет увеличить производительность аппарата по сравнению с пропускной способностью, допустимой для контактного устройства, используемого в действующем аппарате по традиционному способу организации потоков [1].

При организации работы аппарата по предлагаемому способу движущая сила процесса массообмена увеличивается, но снижается эффективность аппарата за счет разбавления основного потока байпасным и уменьшения вследствие этого концентрации компонента в легкой фазе на выходе из аппарата. Однако анализ работы действующих массообменных аппаратов показал, что при проектировании большинства из них число ступеней контакта принято с запасом, нередко значительным. Тем самым образуется определенный "запас по эффективности", который позволяет применять предлагаемый способ организации потоков без снижения качества продукта.

Таким образом в соответствии с предлагаемым способом интенсификация действующих колонных массообменных аппаратов имеется возможность обеспечения повышенной производительности аппарата без полной замены внутренних контактных устройств.

П р и м е р. Для очистки 1400 м³ воздуха от ацетона с начальным содержанием Y_н = =0,06 до концентрации Y_к = 0,004 водой спроектирован аппарат диаметром 600 мм с количеством тарельчатых контактных ступеней n = 14, причем запас по количеству ступеней принят 15% (т.е. две дополнительные ступени). Реально концентрация ацетона на выходе воздуха из аппарата Y_к" =0,0016. При организации потоков в аппарате в соответствии с предлагаемым способом, с направлением байпасного потока, например через две ступени контакта (фиг. 3), возможно увеличение производительности аппарата на 40%. Изменение концентрации ацетона в газовой фазе для традиционного [1] и предлагаемого способов показано в таблице. Расчет проводился на ЭВМ IBM PC по модели, реализующей ступенчатый расчет концентрации в тарельчатом аппарате.

Таким образом в реконструированном аппарате будет достигнута требуемая концентрация Y_к = 0,004 при увеличении производительности аппарата до 1960 м³ по очищаемому воздуху.