1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29238
(51) B01D 3/26 (2006.01)
B01J 19/32 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0085.1
(22) 24.01.2014
(45) 15.12.2014, бюл. №12
(72) Алтаев Мадибек Алтаевич; Алтаев Нурсултан
Кайратович; Пазилова Гульжан Джолдасбековна;
Досмаканбетова Айбарша Абилкасымовна;
Сейткасимова Лаззат Асановна; Шохаев Олжас
Абжалилұлы; Турсуметов Камалжан Атажанович
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Южно-
Казахстанский государственный университет им.
М. Ауэзова" Министерства образования и науки
Республики Казахстан
(56) Инновационный патент РК №25539, 15.03.2012
(54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО СО
СТУПЕНЧАТЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ ФАЗ
(57) Изобретение относится к устройствам
массообменных аппаратов для процессов
абсорбций, ректификации и др.
В контактном устройстве со ступенчатым
взаимодействием фаз снабженным корпусом,
кольцевым желобом, отражательным кольцом и
распределительным диском, согласно изобретению,
по центру кольцевого желоба жестко установленной
сливной трубы дополнительно установлен третий
наклонный желоб с углом наклона α=3÷30° от
периферии к центру, разделяющий его на три
симметричные части (по 120°), а также над плоским
отражательным кольцом на определенной высоте
жестко установлен, дополнительно, отражательное
кольцо большего диаметра с отбортованным торцом
вниз, а также между тремя наклонными желобами
жестко установлены жалюзи с углом наклона
α=40÷80º.
Следовательно, такое конструктивное решение в
контактном устройстве позволяет обеспечить,
многократно, ступенчатое взаимодействие
жидкости с газовым потоком несомненно повышает
эффективность аппарата не только для
массообменных процессов, но и для мокрого
пылеулавливания при очистке вредных выбросов в
атмосферу.
(19)KZ(13)A4(11)29238

2. 29238
2
Изобретение относится к устройствам для
массообменных процессов в системе газ (пар) -
жидкость, таких как абсорбция, ректификация,
хемосорбция и др., а также может быть
использовано для очистки вредных выбросов в
атмосферу, как мокрый пылеуловитель.
Известно конструкция пленочного
пылеуловителя (Инновационный патент РК №25736
12.04.12г., бюл. №5) включающий корпус круглый
желоб, сливной трубы соединенный с двумя
желобами, отражательное кольцо и
распределительный диск.
Недостатком данного устройства является малая
поверхность контакта фаз, следовательно низкая
эффективность контактного устройства.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению
является контактное устройство для массообменных
процессов (Инновационный патент РК №25539
В01D 3/26, 2012, Бюл. №3) содержащее корпус,
конфузор, круглый желоб, центральные желоба
сливной трубы, направляющее кольцо и
распределительный диск.
Недостатком данного устройства является низкая
эффективность контактного устройства и малой
пропускной способности контактного устройства по
газу.
Задача изобретения - повышение интенсивности
процесса массообмена за счет увеличения
поверхности контакта фаз и повышения пропускной
способности по газу, за счет организации
закрученного взаимодействия фаз.
Поставленная задача решается тем, что в
аппарате для массообменных процессов и очистки
вредных выбросов в атмосферу, как в мокром
пылеуловителе, снабженном корпусом, кольцевым
желобом, отражательным кольцом и
распределительным диском, согласно изобретению,
по центру кольцевого желоба на жестко
установленную сливную трубу, дополнительно
установлен третий наклонный желоб от периферий
к центру, разделяющий его на три симметричные
части, а также над плоским отражательным кольцом
на определенной высоте жестко установлен,
дополнительно, отражательное кольцо большего
диаметра с отбортованным торцом вниз.
Техническим результатом данного изобретения
является обеспечение интенсивного истечения
жидкости от кольцевого желоба к сливной трубе с
тремя наклонными желобами, что способствует
интенсивному взаимодействию фаз, а также
увеличение пропускной способности контактного
устройства по газу, за счет установки
дополнительного отражательного кольца с
отбортованным торцом вниз, над плоским
отражательным кольцом, на определенной высоте.
На фиг.2.1 показан контактное устройство со
ступенчатым взаимодействием фаз по сечению А-А
фиг.2., на фиг.2.2 то же план.
Контактное устройство со ступенчатым
взаимодействием фаз состоит из корпуса 1, круглого
желоба 2, соединенного по центру с тремя желобами
9 и сливной трубой 4, жалюзей 3, плоского
отражательного кольца 7 (меньшего диаметра), а
над ним на определенной высоте с помощью
четырех стержней жестко установлен,
дополнительно, отражательное кольцо 5 (большего
диаметра) с отбортованным торцом вниз и
распределительного диска 8.
Контактное устройство со ступенчатым
взаимодействием фаз крепится к корпусу 1 с
большим диаметром кольцевого желоба 2, снаружи
на определенной высоте установлено плоское
отражательное кольцо 7, сливной трубы 4 от
торцевой части на высоте 10÷100 мм установлен
плоское отражательное кольцо 7 с диаметром 2-4D
(диаметра распределительного диска 8), а над
плоским отражательным кольцом 7 также на высоте
10÷100 мм жестко установлено, дополнительно,
отражательное кольцо с диаметром 4- 6D (диаметра
распределительного диска 8) с помощью четырех
стержней 4, а на торцевой части сливной трубы с
зазором установлен распределительный диск 8.
Контактное устройство со ступенчатым
взаимодействием фаз работает следующим образом:
жидкая фаза стекая по желобом 2 и 9, поступает в
сливную трубу 4 и за счет статического напора
вытекает в виде кольцевой пленки из щели,
образованной между торцом сливной трубы 4 и
распределительным диском 8. Кольцевая
жидкостная пленка полностью перекрывает
поперечное сечение аппарата (d=500 мм) и,
соударяясь с корпусом 1 стекает вниз в виде пленки
на нижерасположенную ступень контакта. За счет
угла наклона d трех желобов 9 не наблюдается
задержка жидкости, тем самым обеспечивается
интенсивное истечение жидкой фазы в устройстве.
Газовая фаза, поступая в контактное устройство,
соударяется со сплошной кольцевой пленкой и
начинает дробить ее на мелкие капли у стенки
корпуса 1 аппарата, и проходя через завесу брызг и
капель, газовая фаза направляется на вышележащую
ступень контакта, через жалюзи 3. С помощью
жалюзей 3 удается направить поток газовой фазы к
центру, чтобы обеспечить эффективное
взаимодействие фаз. С увеличением скорости
газового потока в аппарате пропорционально
уменьшается площадь кольцевой жидкостной
пленки, т.к. рост напора газового потока
интенсивнее разрушает жидкостную пленку.
Экспериментально установлено, что при
скорости газа в аппарате 2,4-2,5 м/с жидкостная
пленка полностью разрушается напором газового
потока и соударяется с плоским отражательным
кольцом 7, при этом сначала происходит пленочное
истечение жидкой фазы по поверхности плоского
отражательного кольца 7, а при срыве с ее торца
жидкая фаза снова распыляется на мелкие капли и
направляется к стенке корпуса. При соударении
газожидкостной (капельной) смеси со стенкой
корпуса 1 аппарата происходит коагуляция капель и
она стекает вниз в виде пленки, а газ, частично
очищенный, проходя через завесу брызг и капель,
устремляется вверх через жалюзей 3 на
вышерасположенную ступень контакта фаз.
Дальнейшее увеличение скорости газа в аппарате
2,9÷3,0 м/с привело уносу жидкостных каплей с

3. 29238
3
газовым потоком на вышележащую ступень
контакта, поэтому дополнительно установлен
отражательное кольцо с отбортованным торцом 5.
В результате такого конструктивного решения
удалось достичь скорости газа в аппарате до
4,2÷м/с. т.е. за счет отбортовки торца
отражательного кольцо 5 происходило закручивание
газа жидкостного потока, это в свою очередь
позволило увеличить нагрузку по газу.
С увеличением скорости газа в аппарате более
3,2÷3,4 м/с происходит соударение газо-
жидкостного (капельного) потока с отражательным
кольцом 5 с отбортованным торцом вниз, при этом
процесс взаимодействия фаз аналогичен с
процессом взаимодействия фаз с плоским
отражательным кольцом 7, только при срыве с
отбортованного торца отражательного кольца 5
газожидкостной (капельный) поток направляется
под углом вниз к стенке корпуса 1 аппарата. При
соударении газожидкостной (капельной) смеси со
стенкой корпуса 1 аппарата происходит коагуляция
капель и она стекает вниз в виде пленки, а газ
частично очищенный, проходя через брызг и капель,
устремляется вверх через жалюзей 3 на
вышерасположенную ступень контакта.
Таким образом, на одной контактной ступени
аппарата происходит взаимодействие фаз в цикле
«пленка-капли-пленка-капли», т.е. превращение
жидкой фазы с одной формы на другую и
чередование их, при таком взаимодействии фаз,
несомненно, обеспечивается высокая эффективность
аппарата в процессах абсорбции, хемосорбции и др.,
а также в процессах мокрого пылеулавливания.
Следовательно, предложенная конструкция
контактного устройства со ступенчатым
взаимодействием фаз может быть успешно
применена при абсорбции вредных газовых
выбросов в химической, нефтехимической и др.
отраслях, а также как мокрый пылеуловитель в
производстве минеральных удобрений,
производстве гипса и т.д.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Контактное устройство со ступенчатым
взаимодействием фаз для массообменных процессов
и очистки вредных выбросов в атмосферу
снабженное корпусом, двумя кольцевыми
желобами, сливной трубой, направляющим кольцом
и распределительным диском, отличающееся тем,
что по центру кольцевого желоба на жестко
установленную сливную трубу дополнительно
установлен третий желоб, выполненный с углом
наклона α=3÷30°, от периферии к центру,
разделяющий кольцевой желоб на три
симметричные части по 120°.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
между тремя желобами жестко установлены жалюзи
с углом наклона α=40÷80°.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что
снаружи сливной трубы над плоским
отражательным кольцом на высоте 10÷100 мм,
дополнительно с помощью четырех стержней,
жестко установлено отражательное кольцо с
диаметром 4-6D (диаметра распределительного
диска) с отбортованным торцом вниз.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Нгметжанова