Тепло-массообменная колонна

 

1. ТЕПЛО-МАССООБМЕННАЯ КО7ЮННА, содержсшая корпус и установленные по ее шлсоте барботажные тарелки включающие перфорированные основания, переточные устройства с отбойными пластинами, выполненные в виде коаксиально расположенных цилиндров, наружные из которых закреплены в основаниях тарелок , а внутренние выполнены пер форированными, отличаюИая с я тем, что, с целью повышения эффективности тепло-массообмена за счет создания дополнительных зон контакта фаз и увеличения пропускной способности по жидкости, верхние кромки наружных цилиндров прикреплены к основаниям тарелок, внутренние цилиндры снабжены сепарирующими элементами, размещенными над основаниями тарелок, а отбойные пластины выполнены в виде конусов с вершинами, направленными вниз, установлены соосно одна относительно другой и снабжены горизонтальными перфорированными пластинами, i прикрепленными к корпусу и к основаниям конусов. (Л 2. Тепло-мас.сообменная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что перфорация внутреннего цилиндра размещена под основанием тарелки. о :д эо сд ф ы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОИ В« РЕСПУЬЛИН

ЗШ В 01 D 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

И А8ТОРСНОМУ С8ИДЕТЕЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3464609/23-26

:(22) 05.07.82 (46) 07.12.83. Бюл. Р 45 (72) A.М. Соколов, В.М. Гаэкзулин, В.В. Дильман, В.М. Щедро и Ю.В. Аксельрод (53) 66.015.23(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 421331, кл. В 01 D 3/20, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

tO 740259, кл. В 01 D 3/20, 1977. (54)(57) 1..ТЕПЛО-МАССООБМЕННАЯ .КОЛОННА, содержащая корпус и установленные по ее высоте барботажиые тарелки; включающие перфориро-. ванные основания, переточные устройства с отбойными пластинами, выполненные в виде коаксиально расположенных цилиндров, наружные иэ которых закреплены в основаниях тарелок, а внутренние выполнены пер„.SU„„563 А форированными, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения эффективности тепло-массообмена за . счет создания дополнительных зон контакта фаэ и увеличения пропускной способности по жидкости, верхние кромки наружных цилиндров прикреплены к основаниям тарелок, внутренние цилиндры снабжены .сепарирующими элементами, размещенными над основаниями тарелок, а отбойные пластины выполнены в виде конусов с вершинами, направленными вниз, установлены соосно одна относительно другой и снабжены горизонтальными перфорированными пластинами, прикрепленными к корпусу и к ос- Я нованиям конусов. 2. Тепло-массообменная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что перфорация внутреннего цилиндра размещена под основанием тарелки.

1058563

Изобретение относится к массообменным аппаратам и может быть использовано в химической промышленности, например для абсорбции углеки".лоты растворами хемосорбентов, в процессе синтеза аммиака.

Йэвестны тепло-массообменные колонны, включающие корпус и расположенные по его высоте тепло-массообменные тарелки. Тепло-массообменные тарелки включают перфорированное основание и переливные устройства, выполненные в виде соосно установленных цилиндров. К нижним торцам переливных цилиндров крепятся отбойные диски. Диски установлены с зазором, определяемым условиями истечения жидкости и образования пространственной струи (1), Недостатками колонны являются отсутствие статического гидроэатвора, что сильно сужает диапазон устойчивой их работы, низкая пропускная способность по жидкости и нестабильность дополнительной эоны контакта фаэ, образуемой пространственной струей, вытекающей из зазора.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является тепломассообменная колонна, включающая корпус с установленными по его высоте барботажными тарелками, содержащими перфорированные основания, переточные устройства с отбойными пластинами„ выполненные в виде коаксиально установленных цилиндров, . наружные из которых закреплены в основаниях, а внутренние выполнены перфорированными (2)..

Колонна характеризуется следующими недостатками. Отсутствие статического гидравлического затвора сильно сужает диапазон ее устойчивой работы и делает непригодной для использования в агрегатах допускающих 2-кратное изменение нагрузок по газу, переток жидкости:, через переливной порог ограничивает пропускную способность переливного устройства, вследствие малого действующего напора, переток жидкости через перфорацию внутреннего цилиндра, служащую для разрушения гаэожидкостного потока, приводит к увеличению сопротивления истечения и к росту уровня в переточном устройстве, что сужает диапазон устойчивой работы колонны, нестабильность дополнительной зоны контакта, образуемой пространственной струей, истекающей из зазора.

Целью изобретения является увеличения эффективности тепло-массообмена за счет создания дополнительных зон контакта фаз и увеличения

М пропускной способЯости по жидкости.

Цель достигается тем, что s тепломассообменной колонне, включающей корпус и установленные по ее высоте барботажные тарелки, включающие, перфорированные основания, переточные устройства с отбойными пластинами, выполненные в виде коаксиально расположенных цилиндров, наружные из которых закреплены в основаниях тарелок, а внутренние выполнены перфорированными, верхние кромки наружных цилиндров прикреплены к основаниям тарелок, внутреи15 ние цилиндры снабжены сепарирующими элементами, размещенными над основаниями тарелок, а отбойные пластины выполнены в виде конусов с вершинами, направленными вниз, установлены соосно одна бтносительно другой и снабжены горизонтальными перфорированными пластинами, прикрепленными к корпусу и к основаниям конусов.

Целесообразно перфорацию внутреннего цилиндра размещать под основанием тарелки.

Преимуществами изобретения являются большая пропускная способность по жидкости вследствие того, что внешний цилиндр переточного устройства укреплен заподлицо с основанием, тарелки, т.е. ввиду большего действующего напора по сравнению с переточным устройством, имеющим переливной порог. Захлебывание перелива без порога предотвращается с помощью внутреннего цилиндра. Перетск жидкости в зазор между цилиндрами осуществляется не40 посредственно с основания тарелки, т.е, слива, ется менее аэрированная жидкость. Для полной сепарации газа на внутреннем цилиндре укреплен сепарирующий элемент на высоте

45 30-40 мм от основания тарелки, Высота установки сепарирующего элемента определяется высотой начального участка барботажного слоя, которая в большинстве. практических случаев не превышает 30-40 мм.

Наличие внешнего цилиндра укрепленного заподлицо с основанием тарелки значительно расширяет диапазон устойчивой работы тарелки. Вы55 сота газо-жидкостного слоя при прочих равных условиях в 1 5-2,0 раза ниже высоты газо-жидкостного слоя, имеющегося на тарелках с переточными устройствами с порогами. При малых нагрузках по газу уменьшение высоты газо-жидкостного слоя компенсируется созданием дополнительных зон контакта фаз .на перфорировануых горизонтальных перегородках, соединяющих торцы гидрозатворов и корпус колонны, 1058563

Наличие перфорации на внутреннем цилиндре позволяет производить запуск тарелок в работу, практически, при любой высоте сливной перегородки, при малой высоте гидравлического затвора и сравнительно небольшом расстоянии между тарелками. Надежный запуск в работу осуществляется при свободном сечении перфорации, составляющем не менее

4% площади поперечного сечения внутреннего цилиндра переточного устройства. Устройство перфорации во внутреннем цилиндре, ниже основания тарелки, приводит к синхронному росту статического столба жидкости на тарелке и в переточном устройстве, что предотвращает пробивание гидрозатворов.

Создание дополнительных зон контакта фаз за счет барботажного газа резко увеличивает их эффективность по сравнению с пленочными.

Гидрозатворы, выполненные в виде конусов„ позволяют уменьшить сопротивление переточного устройства и исключают появление гидравлического прыжка при входе жидкости на перфорированные пластины, что повышает равномерность барботажа и эффективность колонны.

На фиг. 1 изображена тепло-массообменная колонна, продольный разрез, иа фиг. 2 - то же, вид сверху.

Колонна состоит из корпуса 1, перфорированного основания 2, переточных устройств, выполненных в виде наружного цилиндра 3, закрепленного в основании 2, и внутреннего цилиндра 4, коаксиально расположенного внутри наружного. К нижним . торцам переливных цилиндров прикреплены один над другим отбойные пластины в виде конусов 5, снабженных с корпусом горизонтальными перфорированными пластинами 6, прикрепленными к корпусу и к основаниям конусов. На внутреннем цилиндре укреплен сепарирующий элемент 7.

Тепло-массообменная колонна работает следующим образом.

После контакта с газом часть жидкости (примерно 2/3 количества жидкости, поступающей в колонну ) с перфорированного основания 2 стекает в зазор между цилиндрами. Пройдя зазор между цилиндрами, жидкость направляется конусообразным элементом гидрозатвора 5 на перфорированную пластину 6, где также происходит ее барботаж газом. Жидкость с перфорированной пластины проваливается через отверстия перфорации 0 -на нижележащую перфорированную пластину, на которую также подается оставшаяся часть жидкости, перетекшая через переливной порог и внутренний цилиндр. С нижней перфори15 рованной пластины жидкость проваливается на нижележащую тарелку. Для осуществления устойчивого противоточного -.å÷åíèÿ фаз, свободное сечение перфорированного основания меньше свободного сечения перфорированных пластин. При этом свободное сечение нижележащих пластин больше свободного сечения вышележащих пластин. Цля предотвращения попадания газонасыщенной жидкости из верхних и средних частей барботажного слоя на внутреннем цилиндре установлен сепарирующий элемент. Сепарирующий элемент отделяет начальный участок от стабилизированного участка и переходной области барботажного слоя. Он также разрушает циркуляционные токи, возникающие в слое и препятствует их прямому попаданию в зазор между циЗ5 линдрами. В результате этого из зазора между цилиндрами вытекает, практически, однофазная жидкость.

Использование предлагаемого

40 изобретения в колонной аппаратуре агрегатов синтеза аммиака большой . единичной мощности позволяет создавать полностью транспортабельные аппараты диаметром 3,2-3,4 м по

45 сравнению с базовым вариантом — агрегатом синтеза аммиака йМ-76, имеющим аппараты диаметром 4,0-4,2 м, являющихся негабаритными IV степени. Транспортирование и доизготов50

0 ление на площадке монтажа негабаритного обору,цования обходится в

40% его стоимости.

ВНИИПИ Заказ 9773/2

Тираж 688 Подписное

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