Устройство для контактирования стационарного слоя адсорбента с жидкостью

 

СОЮЗ СОВЕТСКИМ,"

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) В 01 У 19/04; В 01 D 15/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

I (ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИП :;,,;. .

Н ПАТЕНТУ (21) 1948648/23-26 (22.) 23.07.73 (31) 274146 (32) 24.07,72 (33) CQIA (46) 30.04.83. Бюл В 16 (72) Дон Бертон Kapcoa (CIQA) (71) Юниверсал Ойл Продактс Компани (США) (53) 541. 183. 25 (088 ° 8} (56) Патент CldA 9 3214247, кл. 23-?88 1963, (54) (571 l УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТИРОВАНИЯ СТАЦИОНАРНОРО .СЛОЯ АДСОРБЕНТА С ЖИДКОСТЬЮ, включающее цилиндрическую колонну с адсорбентом, разделенным гориэонтальньаки решетками на слои, размещенные между решетками горизонтальные отражающие..SU„„1015818 A пластины переменного сечения, выпол пенные с отверстием в зоне наименьшвго сечения, в котором установлена труба, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса контактирования путем предотвращения застоя жидкости, оно снабжено соединенным с трубой распределителем жидкости, выполненным со щелями, нараллельньми отражающей пластине, центральным опорным элементом, соединенными с ним и со стенками кЬлонны вертикальными радиальными ребрами, делящими отражающие пластины на секторы, при этом отверстия выполнены в каждом секторе отражающих пластин, а соотношение расстояний от отверстия до опорного элемента и от отверстия до стенки колонны составляет 2,9-1,3:1.

1015818

10 (5

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждая горизонтальная отражающая пластина от центрального опорного элемента

Изобретение относится к массообменной технике, в частнс ти к устройствам для проведения процессов адсорбции и десорбции в системе жидкость — твердые частицы.

Известно устройство для контак.тирования стационарного твердого адсорбента с жидкостью, включающее цилиндрическую колонну с адсорбентом, разделенным горизонтальными решетками на слои, размещенные между решетками горизонтальные отражающие пластины переменного сечения выполнены с отверстием в зоне наименьшего сечения,в котором установлена труба (1 1.

В этом устройстве происходит застой жидкости, в результате чего снижается эффективность поглощения жидкости адсорбентом.

Цель йзобретения — повышение эффективности процесса контактирования путем предотвращения застоя жидкости, Поставленная цель достигается тем, что устройство для контактирования стационарного твердого адсорбента с жидкостью, включающее цилиндрическую колонну с адсорбентом, разделенным горизонтальными решетками на слои, размещенные между решетками горизонтальные отражающие пластины переменного сечения, выполненные с отверстием в .зоне наименьшего сечения в котором установлена труба, снабжена соединенным с трубой распределителем жидкости, выполненным со щелями, параллельными отражающей пластине, центральным опорным элементом, соединенными с ним и со стенками колонны вертикальными радиаль,ными ребрами, делящими отражающие пластины на секторы, при этом отверстия выполнены в каждом секторе отражающих пластин, а соотношение растояний от отверстия до опорного, элемента и от отверстия до стенки колонны составляет (2,9-1,3):1.

Причем каждая горизонтальная отражающая пластина выполнена со ступенчато уменьшающейся толщиной от центрального опорного элемента до отверстий и со ступенчато увеличивач ющейся толщиной от отверстий до стенки колонны. до отверстий выполнена со ступенча- то уменьшающейся толщиной, и от отверстий до стенки колонны - co ступенчато увеличивающейся толщиной..

На фиг. 1 представлено горизонтальное сечение" устройства, вид сверху; на фйг.2 - сечение A-A на фиг.1; на фиг.3- сечение Б-Б на фиг.2.

Е колонне 1 перекрывая всю площадь ее поперечного сечения, расположены на расстоянии друг от друга горизонтальные решетки. 2 и 3.

Вертикальные радиальиые ребра 4, соединенные с центральным опорным элементом 5 и со стенками колонны, делят отражающие пластины на секторы..Каждый секторный узел образован ребрами 4, элементом 5, решетками 2 и -3 и стенкой колонны 1.Пластины б и 7, соединенные с ребрами, разделяют секторный узел на две. части: верхнюю и нижнюю.

Пластина для отражения жидкости состоит из внутренней и наружной частей; Верхняя часть соединяетсн с элементом 5 и проходит до кромки пластины 6, показанной в виде секции 8.Пластина 7 выполнена в виде секций 8-12 разной тол25 шины. Наружная часть пластины 7 проходит от стенки колонны 1 до сек-. ции 13. Секции 13-15 выполнены также. разной толщины. Отражающая пластина выполнена с отверстием 16, 30 соединяющим нижнюю и верхнюю части (отверстие 16 не должно пересе кать всю отражающую пластину, достаточно дыры); отверстие 16 служит для прохода жидкости в распредели. уль 17. Обычно распределитель 17 . это труба или распределительная коробка, которая выводит жидкость, проходящую через, отверстие 16 из системы, или добавляет снаружи

40 жидкость к жидкости, проходящей через отверстие 16. Распределитель 17 соединен с трубой 18, которая соединена с трубопроводом, передающим материал в систему или из системы.

Предусмотрено восемнадцать труб, (по одной для каждого секторного узла).

Используют любое количество секторных узлов (предпочтительно их иметь шесть или более, чтобы можно

50 было поддерживать структурное течение жидкости внутри системы) . Ось секторного узла 19 является осью элемента 5 и колонны 1 фиг.2, Решет ки 2 и 3 установлены горизонтально

1015818 (практически параллельно) и на не= котором расстоянии одна от другой.

Они соединены с элементом 5 и колонной 1 сварными швами или опорными .стержнями 20, поддерживающими решетки и обеспечивающими влагонепроницаемое уплотнение между решетками, элементом 5 .и стенкой колонны 1.

Пластины б и 7 расположены между решетками 2 и 3. Отверстие 16 делит отражающую пластину на две отдельные пластины. Если отверстие 16 мало, то отражающая пластина представляет собой сплошной кусок материала.

Толщина внутренней пластины б уменьшается по секциям 12, 11, 10, 9 и 8, 15 а наружной пластины 7. - Увеличивается по секциям 13-15.

Пластины б и 7 разделяют секторный узел, образованный ребрами 4 и решетками 2 и 3, на верхнюю 21 и 20 нижнюю ..22 части, соединенные отверстием 16. В отверстии 16 находится распределитель 17 с емкостью 23, соединенной с трубой 18. Распределитель.17 либо удаляет материал,прохо дящий из верхней части 21 через отверстие 16 в нижнюю часть 22, либо добавляет материал к этой жидкости. .Труба 18.соединена с ребрами 4.

Предлагаемое устройстнб особенно эффективно для процессов, в которых жиДкость проходит между большим количеством слоев, содержащих твердые частицы. Такие процессы включают разделение, при котором жидкость контактирует с твердым адсорбентом, селективно адсорбирующим один йз компонентов жидкости, причем селективно адсорбированный компонент восстанавливается иэ адсорбента на ступени десорбции. Если адсорбирующие 40 слои являются неподвижными, желательно добавлять и удалять жидкость из точек, расположенных между множеством плотных слоев, при практическом сохранениии структурного течения в слоях.

При структурном течении жидкость, входящая в адсорбирующий слой,получает равномерную обработку, проходя через слой. Структурное течение является желательным чтобы сохранять заданную разность состава жидкости, ля разделения ее на компоненты. елательно исключить зоны внутри слоя твердых адсорбирующих частиц, в которых.имеетая постепенное изменение в-составе жидкости при прохождении от одной зоны к другой. Сохранение определанного структурного течения позволяет .существенно изменять и предсказывать заранее состав б0 жидкости при постепенном переходе через слой.

I(poMB того, желательно исключить локализованные высокие концентрации компонентов жидкости внутри плот- 65 ного слоя при вводе и выводе -жидкости между слоями. Жидкость, добавленную между слоями, основательно перемешивают с жидкостью, проходящей между слоями. Такое перемешивание возможно только в том случае, когда устройство расположено между слоями.

Это перемешивание помогает распределять жидкость, введенную между слоями, обеспечивает равномерный состав жидкости

Устройство, разделяющее два слоя адсорбента, должно обеспечивать удаление жидкости при сохранении структурного течения жидкости в слоях.

Перемешнвание жидкостей, проходящих между адс4ирбирующими слоями, происходят в отверстии 16, которое достаточно мало, чтобы вызвать падание давления поперек отверстия i6 и приводит к перамешиванию жидкости.

Кроме того, материал, добавленный к жидкости, проходящей через отверстие 16, смешивается с материалом, проходящим через отверстие 16 вслед ствне падения давления.

УвеЛиЧенное сечение {толщина) пластины на участках, удаленных от отверстля 16, обеспечивает относительно высокую скорость жидкости в этих местах, что способствует ее удалению.

Конструкцию выполняют из металла, который может выдерживать вес адсорбента на решетках. Циаметр цилиндрической колонны от нескольких сантиметров д нескольких метров, длина & 1-30 м и больша. Опорный элемент представляет собой трубку небола4аого диаметра, расположенную

> по всей высоте колонны, решетки должны задержиЪать частицы диаметром 0,4-0,8 мм (однако могут -быть н другие размеры отверстий решеток).

Предусмотрены каркасы или опоры для укрепления решеток ). Высота вертикальных ребер до 1 м, предпочтитель- но 8-13 см. Распределитель жидкости выполняют в виде прямоугольного короба, установленного между решет- . ками и соединенного с ними.

Пластину для отражения жидкости изготавливают иэ металла, размещена она между решетками и выполнена .с отверстием, распоЛоженным между.опорой и.стенкой колонны, так что количество адсорбента.в кольцевом пространстве между опорой и отверстием и между отверстием и стенкой колон- . ны одинаково.

Отверстие в пластине для отражения жидкости имеет прямоугольную форму н размеры, обеспечивающие допустимое падение давления прн прохождении жидкости, через него. Это отверстие может быть прорезью, пересекающей пластину для отражения жидкости между двумя ребрами, сое1015818 диненными с этой пластиной. Четыре или больше устройств размещают вдоль оси колонны, содержащей твердые частицы, чтобы разделить их на несколько слоев.

Устройство изготавливают следующим образом.

Множество ребер устанавливают на центральной опоре. Двенадцать или больше из них выходят из центральной опоры и простираются до стенки колонны или до предварительно .предусмотренной наружной поверхности, которая приварена к стенке колонны или установлена на ней, затем донная решетка приваривается к ребрам.

После этого пластина для отражения жидкости и распределитель помещаются внутрь устройства, верхняя решетка устанавливается на ребра и приваривается. Все устройство напоминает диск с ребрами,проходящимн из центра диска, причем верхняя и нижняя решетки параллельны и тоже имеют дисковидную фбрму.

Отверстие, дыра или пустое пространство в пластине для отражения жидкости размещается между центральной опорой и стенкой колонны. Отверстие может быть круглым, удлиненным, овальным или же представлять собой круглый сегмент пластины для отражения жидкости. Это отверстие пересекает секторный по форме узел устройства.

Решетки могут несколько отклоняться или изгибаться и все же они будут практически параллельными, При незначительном отклонении на десятые доли градуса (до пяти градусов) расположение разных частей в устройстве считается практически перпендикулярным.

В предпочтительном варианте устройство для использования в колонне имеет внутренний диаметр порядка б,б м. Центральный опорный элемент выполнен с наружным диаметром порядка 0,6 м. Наружная часть опорного элемента находится на расстоянии около 3 м от стенки колонны. Верхняя и нижняя горизонтальные решетки расположены на расстоянии около 6,35 м одна от другой и практически параллельны.

Сорок восемь вертикальных ребер, соединенных с опорным элементом, выходит по направлению к стенке колонны и образовывают 24 секторных узла. Между каждой группой ребер расположен один распределитель, 5

55 установленный в отверстии отражающих пластин. Распределители соединены с трубами, которые проходят через верхнюю решетку в слой над этой решеткой и из колонны. Трубы установлены на равном расстоянии. одна от другой вдоль круга с радиусом 2,4 м.

В каждом секторном узле горизонтальная пластина для отражения жидкости расположена между решетками и разделена на внутреннюю и наружную отражательные пластины, как показано на чертежах. Внутреннюю пластину приваривают к смежным ребрам, причем она имеет четыре секции, толщина которых уменьшается от центра к отверстию. Первая (самая толстая) секция, расположенная ближе всего к опоре, имеет толщину около. 2,5 см и длину 74 см,,вторая секция, соединенная с первой, имеет толщину около 1,9 см и толщину 46 см, третья секция имеет толщину около 1,3 см и длину 46 см, четвертая секция имеет толщину около 0,64 см, длину 41 см и оканчивается у отверстия.

Самая толстая секция наружной пластины соединена с внутренней стенкой колонны и имеет толщину около

2,5 см и длину 38 см, с ней соединена вторая секция толщиной около 1,9 см и длиной 30 см. Третья секция имеет толщину около 0,64 см, длину 25 сьг и оканчивается у отверстия.

Отверстие в пластине имеет вид дуги шириной около 12,7 см с радиусом порядка 2,4 м, ее центр лежит на оси колонны.

Распределитель, расположенный в отверстии между внутренней и наружной отражательными пластинами, имеет выходы, обращенные к кромкам пластин.

Предлагаемое устройство используют когда желательны низкие и равномерные скорости жидкости, проходящей через кольцевой слой твердых веществ, когда недопустимы исключительно низкие скорости жидкости и внутренней и наружной границ слоя и когда всю жидкость, удаленную иэ слоя частиц, следует собирать и перемешивать с другой жидкостью, т.е. вне системы.

В результате предотвращения локализованных высоких концентраций различных материалов в контактной ступени в предлагаемом устройстве значительно повышается эффективность работы.

1015818

Редактор И.Ковальчук Техред Ж.Кастелевич

Корректор М.

Заказ 3235/52 . Тираж 537

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r-. Ужгород, ул. Проектная, 4