專利名稱：具有各相下降流的渦流設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)過(guò)程如吸附、解吸附、粉末純化、干燥、氣體混合和冷卻的設(shè)備；并且本發(fā)明可被適當(dāng)?shù)赜糜诨瘜W(xué)、石油化工和冶 金中。
背景技術(shù)：
具有接觸相下降流的中空的渦流設(shè)備是公知的，此設(shè)備的圓筒形外殼 容納有渦旋式噴嘴。液體通過(guò)潤(rùn)濕器(wetter)沿軸線被供入所述設(shè)備中， 穿過(guò)整個(gè)高度，液體在設(shè)備下部被排出設(shè)備。液體用的集管被設(shè)在渦旋式 噴嘴內(nèi)部，用于附加的潤(rùn)濕(見(jiàn)USSR發(fā)明人證書(shū)No.l346209，cLB01D 47/06，公告No. 39,23.10.1987)。液體和氣體沿重力方向以下降流方式在 所述設(shè)備中運(yùn)動(dòng)，液體通過(guò)機(jī)械手段被霧化，而不損失氣體流的能量。所述設(shè)備的缺點(diǎn)是它的效率低，因?yàn)橐后w被送入設(shè)備的分離區(qū)域中。根據(jù)技術(shù)特性和取得的成果，大多數(shù)有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)是用于實(shí)現(xiàn)物理 化學(xué)過(guò)程的具有各相下降流的渦流設(shè)備，包括外殼，含有分離器、切向 板和托盤(pán)的凸形的渦流接觸裝置(VCD);切向氣體入口管，用于各相的 傳送和排放的管道。位于渦流接觸設(shè)備上方的是盤(pán)形圓筒潤(rùn)濕器。外殼下 部設(shè)有排氣管(見(jiàn)RU專利No. 2232625， cl. B01 D 47/06， B 04 C3/00, 公告No. 20,20.07.2004)。氣流通過(guò)切向管進(jìn)入所述設(shè)備的上部，初步的旋轉(zhuǎn)在那里被施加至所 述氣流。液體通過(guò)盤(pán)形圓筒潤(rùn)濕器被供應(yīng)至VCD盤(pán)的外上部，沿所述盤(pán) 向下流。氣體穿過(guò)由切向板界定的槽，以逐漸增加的速度旋轉(zhuǎn)，將液體從 盤(pán)表面分離，并分散液體。在所述VCD的內(nèi)表面上的是旋轉(zhuǎn)的高湍流的 液滴層，此層接觸氣流的新進(jìn)入部分。熱交換/傳質(zhì)主要發(fā)生在這些環(huán)境中。 當(dāng)各相在單一方向下降時(shí)，氣流能量主要被消耗僅用來(lái)分散液體，傳輸液
體消耗的能量是最小的，這有助于降低水力損失。這種渦流設(shè)備的設(shè)計(jì)提 高了熱交換/傳質(zhì)的效率，水力阻力小。此設(shè)備的缺點(diǎn)在于熱交換/傳質(zhì)在 氣相和液相的高流速下是低效率的。在氣體和液體的流速高時(shí)，兩相之間 的接觸時(shí)間變得更短，所述接觸的表面被減小了。這降低了過(guò)程的效率。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)各種物理化學(xué)過(guò)程的渦流設(shè)備，此設(shè)備將允 許延長(zhǎng)時(shí)間和增加相接觸表面，提高在氣相和液相高流速下的熱交換/傳質(zhì) 效率，加寬設(shè)備有效操作的范圍。所述目的通過(guò)具有各相下降流的渦流設(shè)備實(shí)現(xiàn)，其中水平盤(pán)狀隔板被 沿著渦流接觸裝置的切向板高度設(shè)置，所述盤(pán)狀隔板和渦流接觸裝置的上基座設(shè)有環(huán)形槽，在該處切向板被固定；環(huán)形壓條被設(shè)置在所述盤(pán)狀隔板 的外部切口和內(nèi)部切口上，以及渦流接觸裝置上基座的外部切口上。在所述設(shè)備中，分離器采用截錐體外殼形式，該外殼的下部切口直徑 是渦流接觸裝置內(nèi)徑的0.75-0.9。渦流接觸裝置的數(shù)量是1-3個(gè)，渦流接觸裝置上基座和上方渦流接觸 裝置的分離器的下部切口之間的距離是渦流接觸裝置內(nèi)徑的0.3-1.0。所要求的設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于水平盤(pán)狀隔板，沿著渦流接觸裝置的切向板 高度設(shè)置，使得可以細(xì)分進(jìn)入VCD的氣流為幾個(gè)流，從而在每個(gè)流中的 氣相和液相的流速質(zhì)量比升高，此環(huán)境便于延長(zhǎng)時(shí)間并增加相接觸表面。 在具有環(huán)形槽的切向板被固定的區(qū)域中布置水平盤(pán)狀隔板和渦流接觸裝 置的上基座，允許保證在VCD切向板之間的連續(xù)的液體幕簾，所述幕簾 在進(jìn)入氣液流的新加部分之前被設(shè)置。設(shè)置環(huán)形壓條在盤(pán)狀隔板的外部切 口和內(nèi)部切口上，并且還在渦流接觸設(shè)備的上基座的上部切口上，使得可 以分布至液體，使液體被細(xì)分為多個(gè)流，所述液體的主要部分向下流過(guò)環(huán) 形槽，液體的其余部分流過(guò)環(huán)形壓條。采用這種結(jié)構(gòu)，多個(gè)液體幕簾被形 成，氣液流穿過(guò)這些幕簾。所述分離器的截錐體外殼結(jié)構(gòu)允許增加下落液 體層厚度，提高傳質(zhì)效率，選擇分離器下部切口直徑的值是渦流接觸裝置 內(nèi)徑的0.75-0.9，是由排出分離器的旋轉(zhuǎn)氣液流的自由溢流狀態(tài)決定的。 在這種尺寸比例中，液體向下均勻流過(guò)分離器的整個(gè)周邊，并且液體薄膜
在分離器的整個(gè)周邊具有相同厚度，如果分離器下部切口直徑值小于渦流接觸裝置內(nèi)徑的0.75，則設(shè)備的水力阻力由于減少了排出氣流的自由截面 而增加。如果分離器下部切口直徑值超過(guò)渦流接觸裝置內(nèi)徑的0.9，則部 分液體流向下進(jìn)入VCD之間的環(huán)形空間，并且設(shè)備外殼變得更大，這導(dǎo) 致熱交換/傳質(zhì)效率更低。將所要求的設(shè)備中的渦流接觸裝置的數(shù)量從1增加至3，導(dǎo)致熱交換/ 傳質(zhì)過(guò)程的效率提高，這是由于防止了當(dāng)氣液流穿過(guò)渦流接觸裝置時(shí)，氣 體遺漏而不與液體相互作用，選擇渦流接觸裝置的上基座和上方渦流接觸裝置的分離器的下部切 口之間的距離是渦流接觸裝置內(nèi)徑的0.3-1.0，是根據(jù)水力阻力及流出分離 器的旋轉(zhuǎn)氣液流向下流至下方渦流接觸裝置的情況確定的。在所述比例 內(nèi)，全部液體以連續(xù)幕簾的形式流出分離器流至下方VCD的上基座，氣 體流穿過(guò)所述液體幕簾到達(dá)下方部分。如果此距離小于渦流接觸裝置內(nèi)徑 的0.3，那么設(shè)備中的水力阻力增加，如果此距離超過(guò)渦流接觸裝置內(nèi)徑 的l.O，那么各相的相互作用有效性弱化，這是由于下落液體層的不連續(xù)， 以及氣體遺漏而沒(méi)有接觸液體的事實(shí)。


本發(fā)明將結(jié)合附圖更進(jìn)一步說(shuō)明，其中-圖1顯示了權(quán)利要求的渦流接觸裝置的縱向截面；圖2是沿A-A線的截面；圖3是B向視圖；圖4是C向視圖；圖5是具有3個(gè)渦流接觸裝置的渦流設(shè)備的縱向截面。
具體實(shí)施方式
所要求的具有各相下降流的渦流設(shè)備包括外殼l、蓋2、底3、混合 區(qū)4、具有渦流接觸裝置6的旋渦區(qū)5，所述渦流接觸裝置6包括上基座7、 切向板8、托盤(pán)9、分離器IO、分離區(qū)ll、氣體入口管12和出口管13， 分別用于傳輸液體和排出液體的管14和15。沿著渦流接觸裝置的切向板 高度設(shè)置的是水平盤(pán)狀隔板16。所述盤(pán)狀隔板和渦流接觸裝置的上基座具 有環(huán)形槽17和18，在該區(qū)域中切向板被固定。環(huán)形壓條19、 20和21被 安裝在水平盤(pán)狀隔板的外部切口和內(nèi)部切口上，以及渦流接觸裝置上基座 的外部切口上。具有噴嘴24和25的液體分配器22和23被設(shè)在設(shè)備蓋和 渦旋式噴嘴的上基座上。分離器采用截錐體外殼形式，該外殼的下部切口 直徑是渦流接觸裝置內(nèi)徑的0.75-0.9。在設(shè)備的多階設(shè)置的情況下，渦流 接觸裝置的數(shù)量是1-3個(gè)，渦流接觸裝置上基座和上方渦流接觸裝置的分 離器的下部切口之間的距離是渦流接觸裝置內(nèi)徑的0.3-1.0。 、所要求的具有各相下降流的渦流設(shè)備的操作通過(guò)硫酸生產(chǎn)中三氧化 硫的吸收例子來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明。此過(guò)程特點(diǎn)在于氣相高流速(G-40-260) 103m3/h，液體流速(L)、氣體流速(G)質(zhì)量比是L/G-8-10。液體(硫酸) 流速顯著超過(guò)氣相流速。含有7-14%的280'C的三氧化硫通過(guò)切向管12進(jìn)入設(shè)備的混合區(qū)4， 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被施加至所述氣體。液體(硫酸)被送入液體分配器22，并通過(guò) 噴嘴24霧化成在氣流中精細(xì)分散的液滴形式?；旌蠀^(qū)中的旋轉(zhuǎn)的氣流與 液體的精細(xì)分散的液滴混合。 一部分液體的霧化液滴凝結(jié)在渦流接觸裝置 的上基座上。凝結(jié)液體的主要部分向下流過(guò)環(huán)形槽17至下面的盤(pán)形隔板 16上，從而形成液體幕簾。液體的剩余部分流過(guò)環(huán)形壓條21，向下沿渦 流接觸裝置6的外表面流動(dòng)，從而也形成液體幕簾。氣-液流穿過(guò)兩個(gè)液 體幕簾。當(dāng)氣流在切向板8之間通過(guò)時(shí)，氣流被盤(pán)狀隔板16細(xì)分為多個(gè) 流。當(dāng)此情況發(fā)生時(shí)，每個(gè)所述氣流與通過(guò)渦流接觸裝置的上基座7的環(huán) 形槽17和通過(guò)盤(pán)狀隔板環(huán)形槽18的濕潤(rùn)液體相互作用，這允許延長(zhǎng)時(shí)間 并增加氣體和液體兩相之間接觸表面。然后，帶有分散的硫酸的旋轉(zhuǎn)氣流 通過(guò)由VCD切向板形成的槽進(jìn)入渦旋式噴嘴。當(dāng)氣液流從槽中退出時(shí)，旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被施加在其上。旋轉(zhuǎn)的高紊流化的氣液流被形成在渦流接觸裝置內(nèi) 表面上，此氣液流通過(guò)由設(shè)在渦旋式噴嘴上基座上的噴嘴25霧化的液滴 連續(xù)地被濕潤(rùn)，并且還接觸氣流的新進(jìn)入部分。帶有分散的硫酸的旋轉(zhuǎn)氣 流在渦流式噴嘴內(nèi)部的下降流內(nèi)運(yùn)動(dòng)。由噴嘴分散的液體運(yùn)動(dòng)被散布，使 得液體在每個(gè)渦流階段都產(chǎn)生精細(xì)分散的液滴，其中大量S03集中地吸收。 當(dāng)液滴被相互碰撞，并且所述液滴沖擊渦流式噴嘴的板時(shí)，相接觸表面被
反復(fù)更新，三氧化硫的吸收程度被提高了。旋轉(zhuǎn)液流通過(guò)分離器10進(jìn)入吸收器下部，進(jìn)入氣相和液向的分離區(qū)域。在此處，氣流穿過(guò)從分離器向下流出來(lái)的液體幕簾。已經(jīng)與氣流分離的液體通過(guò)管13從設(shè)備排出。與 液滴分離的氣相通過(guò)管12排出設(shè)備外。三氧化硫的吸收伴有化學(xué)反應(yīng)，從而大量熱量被釋放。為了提高三氧 化硫的吸收速度和程度，氣相和液相溫度必須降低。液體的高流速和渦流 接觸設(shè)備中氣液流的有效混合提高熱交換/傳質(zhì)的強(qiáng)度至最大值。在流過(guò) 三個(gè)渦流接觸裝置的液體和氣體的運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段的布置中，三氧化硫的 吸收速度和程度將增加。當(dāng)液相向下穿過(guò)渦流接觸裝置時(shí)，液相的集中多 階段混合將防止三氧化硫任何局部過(guò)熱，將減少三氧化硫的霧化，并降低 設(shè)備的腐蝕速度。所要求的用于實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)過(guò)程的渦流設(shè)備的應(yīng)用，與最相關(guān)的現(xiàn)有 技術(shù)相比較，在氣體和液體相的更高流速下，允許延長(zhǎng)時(shí)間和增加兩相的 接觸表面，從而放寬了穩(wěn)定操作的限制，提高熱交換/傳質(zhì)過(guò)程的效率， 提高所要求的設(shè)備的操作可靠性，減少多級(jí)設(shè)備的體積和重量。
權(quán)利要求
1. 用于實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)過(guò)程的具有各相下降流的渦流設(shè)備，包括外 殼、蓋、底、用于傳輸和排放各相的管，渦流接觸裝置，所述渦流接觸裝 置具有上基座、切向板、托盤(pán)、分離器；設(shè)有噴嘴的設(shè)在蓋和渦流接觸裝 置上基座上的液體分配器；其特征在于，水平盤(pán)狀隔板被沿著渦流接觸裝 置的切向板高度設(shè)置，所述盤(pán)狀隔板和所述渦流接觸裝置的上基座在所述 切向板被固定的區(qū)域中具有環(huán)形槽，并且環(huán)形壓條被設(shè)置在所述水平盤(pán)狀 隔板的外部切口和內(nèi)部切口處，以及所述渦流接觸裝置上基座的外部切口 處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)過(guò)程的具有各相下降流 的渦流設(shè)備，其特征在于，所述分離器采用截錐體外殼形式，所述外殼的 下部切口直徑是所述渦流接觸裝置內(nèi)徑的0.75-0.9。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2中任一權(quán)利要求所述的用于實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)過(guò)程 的具有各相下降流的渦流設(shè)備，其特征在于，渦流接觸裝置的數(shù)量是1-3 個(gè)，渦流接觸裝置上基座和上方渦流接觸裝置的所述分離器的下部切口之 間的距離是渦流接觸裝置內(nèi)徑的0.3-1.0。
全文摘要
本發(fā)明所述的用于實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)過(guò)程的渦流設(shè)備被用于吸附、解吸附、粉塵和氣體去除、干燥、混合和氣體冷卻。所述設(shè)備包括外殼、蓋、底、相傳輸和排放管；渦流接觸裝置，所述渦流接觸裝置具有上基座、切向板、托盤(pán)、分離器，以及設(shè)有噴嘴的設(shè)在蓋和渦流接觸裝置的上基座上的液體分配器。水平盤(pán)狀隔板被沿著渦流接觸裝置的切向板的高度設(shè)置，所述水平盤(pán)狀隔板和渦流接觸裝置的上基座設(shè)有環(huán)形槽，在該處切向板被固定。環(huán)形壓條被設(shè)在盤(pán)狀隔板的外部切口和內(nèi)部切口上以及所述渦流接觸裝置上基座的外部切口上。
文檔編號(hào)B01D53/18GK101146594SQ200580043903
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者伊戈?duì)枴ぐ⒘锌酥x維奇·馬霍金, 弗拉迪米爾·列昂尼多維奇·葉爾雷科夫, 法伊茲·謝里波賈諾維奇·謝拉菲斯拉莫娃, 瓦蓮京娜·伊萬(wàn)諾夫娜·烏列娃, 艾拉特·沙米利耶維奇·沙里波夫, 謝爾蓋·阿爾卡季耶維奇·謝巴克, 里夫卡特·阿布德拉赫曼諾夫奇·哈利托夫, 阿列克謝·費(fèi)奧菲拉克托維奇·馬霍金, 鮑里斯·帕夫洛維奇·科爾恰金, 鮑里斯·謝爾蓋耶維奇·謝多夫 申請(qǐng)人:歐洲礦業(yè)和化學(xué)公開(kāi)聯(lián)合股份公司;普羅梅舍里娜婭?？评鎭営邢薰?br>