RU83943U1

RU83943U1 - MIXING DEVICE FOR GAS-LIQUID SYSTEMS

Info

Publication number: RU83943U1
Application number: RU2008147750/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Константинович Леонтьев; Евгений Викторович Шалыгин
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2009-06-27

Abstract

Смесительное устройство для систем газ-жидкость, содержащее корпус, инжекционную камеру, распылитель жидкости, смесители, выполненные в виде разветвляющейся в пространстве трубы, и пять диспергаторов, отличающееся тем, что смесителей может быть от трех до пяти, и они разветвляются плавно под острым углом между собой, причем диспергаторы могут быть представлены одним сплошным.A mixing device for gas-liquid systems containing a housing, an injection chamber, a liquid atomizer, mixers made in the form of a branching pipe in the space, and five dispersants, characterized in that the mixers can be from three to five, and they branch out smoothly at an acute angle among themselves, and dispersants can be represented as one continuous.

Description

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для проведения технологических процессов в системах «газ-жидкость» для создания интенсивного перемешивания фаз с целью массо- или теплообмена, получения тонких газовых дисперсий, высокого газосодержания жидкой фазы, а также химического взаимодействия. Она может быть использована в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.The utility model relates to devices that are used for carrying out technological processes in gas-liquid systems to create intensive mixing of phases for the purpose of mass or heat transfer, to obtain thin gas dispersions, high gas content of the liquid phase, as well as chemical interaction. It can be used in oil refining, petrochemical, chemical and other industries.

Наиболее перспективные методы интенсификации газожидкостных процессов: инверсия фаз, использование входных и концевых эффектов, соударение, завихрение, взаимная эжекция потоков, наложение пульсаций и другие.The most promising methods of intensification of gas-liquid processes: phase inversion, the use of input and terminal effects, collision, swirl, mutual ejection of flows, imposition of pulsations and others.

Известно устройство, в котором используются многие из этих методов интенсификации [авт. свид. СССР №593723 (МКП B01F 5/04)]. В этом устройстве для интенсификации массообменного процесса путем увеличения поверхности контакта фаз и скорости ее обновления напротив смесителя устанавливается плоский диспергатор. Недостатком такого аппарата является то, что интенсивность перемешивания, а, следовательно, процесса массопереноса, в рабочем объеме реактора значительно ниже, чем в смесителе (вертикальной трубе), хотя время пребывания жидкости и газа в рабочем объеме значительно больше (в сотни раз), чем в смесителе.A device is known in which many of these intensification methods are used [ed. testimonial. USSR No. 593723 (MKP B01F 5/04)]. In this device, to intensify the mass transfer process by increasing the contact surface of the phases and the speed of its renewal, a flat disperser is installed opposite the mixer. The disadvantage of this apparatus is that the intensity of mixing, and therefore the mass transfer process, in the working volume of the reactor is much lower than in the mixer (vertical pipe), although the residence time of the liquid and gas in the working volume is much longer (hundreds of times) than in the mixer.

Наиболее близким конструктивным аналогом является аэрирующее устройство [авт. свид. СССР №1263330 (М. Кл. В01F 5/04)], которое принимается в качестве прототипа. Аэрирующее устройство содержит корпус, инжекционную камеру, распылитель жидкости, пять смесителей, выполненных в виде разветвляющейся в пространстве трубы, пять диспергаторов, расположенных перпендикулярно к осям смесителей.The closest structural analogue is an aeration device [ed. testimonial. USSR No. 1263330 (M. Cl. B01F 5/04)], which is adopted as a prototype. The aerating device comprises a housing, an injection chamber, a liquid atomizer, five mixers made in the form of a branching pipe in the space of the pipe, five dispersants located perpendicular to the axes of the mixers.

Жидкость под давлением подается в распылитель и распыляется, создавая скоростной поток. Скоростной поток распыленной жидкости создает разряжение в инжекционной камере, позволяющее засасывать газовую фазу внутрь смесителя. Непосредственно на выходе из распылителя в инжекционной камере происходит первая стадия контакта жидкости и газа. В смесителях протекает второй этап контакта жидкости и газа, обусловленный развитой поверхностью распыленной жидкости, что вызывает инверсию фаз. На выходе из смесителей газожидкостная смесь диспергируется при ударе, образуя тонкую дисперсию, обуславливающую третью стадию контакта фаз. Четвертый этап развитого контакта жидкости и газа осуществляется во всем объеме аппарата. Недостатком такого устройства является сложность конструкции, значительное увеличение давления и расхода жидкости, которая подается на пять смесителей.Liquid under pressure is supplied to the atomizer and sprayed, creating a high-speed flow. The high-speed flow of the atomized liquid creates a vacuum in the injection chamber, which allows the gas phase to be sucked into the mixer. Directly at the outlet of the atomizer in the injection chamber, the first stage of liquid-gas contact occurs. In the mixers, the second stage of the contact of the liquid and gas proceeds, due to the developed surface of the atomized liquid, which causes phase inversion. At the outlet of the mixers, the gas-liquid mixture disperses upon impact, forming a fine dispersion, causing the third phase contact phase. The fourth stage of the developed contact of liquid and gas is carried out in the entire volume of the apparatus. The disadvantage of this device is the design complexity, a significant increase in pressure and flow rate, which is fed to five mixers.

Задача предполагаемой полезной модели: интенсификация процесса массообмена путем увеличения поверхности контакта фаз и скорости ее обновления. Поставленная задача решается за счет того, что применяется от трех до пяти смесителей, выполненных в виде плавно разветвляющейся в пространстве под острым углом трубы, а диспергаторы могут быть представлены одним сплошным.The objective of the proposed utility model: the intensification of the mass transfer process by increasing the contact surface of the phases and the speed of its renewal. The problem is solved due to the fact that from three to five mixers are used, made in the form of smoothly branching in space at an acute angle of the pipe, and dispersants can be represented by one continuous one.

На фигуре 1 изображено предложенное смесительное устройство для системы газ-жидкость.The figure 1 shows the proposed mixing device for the gas-liquid system.

Смесительное устройство содержит корпус 3, инжекционную камеру 2, распылитель жидкости 1, смесители 5, выполненные в виде вертикальной трубы 4 постоянного диаметра, плавно разветвляющейся на три-пять патрубков, сплошной диспергатор 6, выгнутый перпендикулярно к осям патрубков.The mixing device comprises a housing 3, an injection chamber 2, a liquid atomizer 1, mixers 5, made in the form of a vertical pipe 4 of constant diameter, smoothly branching into three to five nozzles, a continuous dispersant 6, curved perpendicular to the axes of the nozzles.

Устройство работает следующим образом. Жидкость под давлением подается в распылитель 1, распыляется и засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру 2. Непосредственно на выходе из распылителя в инжекционной камере происходит первая стадия контакта жидкости и газа.The device operates as follows. The liquid under pressure is supplied to the atomizer 1, atomized and sucks in the gas entering the injection chamber 2. Directly at the outlet of the atomizer in the injection chamber, the first stage of liquid-gas contact occurs.

Образовавшаяся газожидкостная смесь проходит через трубу 4. В трубе 4 и смесителях 5 протекает второй этап контакта жидкости и газа, обусловленный развитой поверхностью распыленной жидкости, что вызывает инверсию фаз. В зависимости от режима работы смесителя, его геометрических параметров и перепада давления на распылителе, в смесителе может образовываться газожидкостной двухфазный поток с различным соотношением жидкости и газа. Двухфазный поток может быть с дисперсной жидкой, либо газовой фазой. При определенных условиях может происходить инверсия фаз в самом смесителе и газовая фаза становится дисперсной. Подобный режим работы наиболее эффективен ввиду того, что в момент инверсии наблюдается наибольшее значение коэффициента массопередачи. При ударе газожидкостного потока о диспергатор 6 газовые пузырьки дробятся. Происходит четвертая стадия контакта газа с жидкостью. В реакционном объеме осуществляется четвертая стадия контакта газа с жидкостью.The resulting gas-liquid mixture passes through the pipe 4. In the pipe 4 and mixers 5, the second phase of the contact of the liquid and gas proceeds due to the developed surface of the atomized liquid, which causes phase inversion. Depending on the operating mode of the mixer, its geometrical parameters and the pressure drop across the atomizer, a gas-liquid two-phase flow with a different ratio of liquid to gas can form in the mixer. The two-phase flow can be with a dispersed liquid or gas phase. Under certain conditions, phase inversion can occur in the mixer itself and the gas phase becomes dispersed. This mode of operation is most effective due to the fact that at the moment of inversion the highest value of the mass transfer coefficient is observed. When a gas-liquid flow hits a dispersant 6, gas bubbles are crushed. The fourth stage of gas-liquid contact occurs. In the reaction volume, the fourth stage of gas-liquid contact is carried out.

Claims

A mixing device for gas-liquid systems containing a housing, an injection chamber, a liquid atomizer, mixers made in the form of a branching pipe in the space, and five dispersants, characterized in that the mixers can be from three to five, and they branch out smoothly at an acute angle among themselves, and dispersants can be represented as one continuous.