Массообменное устройство

 

МАССООБ14БННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее V-обраэно установленные две колонны, секционированные по выЮ . соте опрокинутыми усеченными конуса-j ми с ребрами, снабженные мешалками и ограничительные диски установленные в первой колонне, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности сорбционных процессов путем улучшения гидродинамической структуры потока, в устройстве соотношение диаметров каждого ограничительнрго диска и диаметра каждой колонны равно 0,25-0,35, а соотношение высоты каждого диска и расстояния между его вершиной и нижней кромкой мешалки 0,2-0,8. (Л эо 4 :о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (I91 SU (и) A

3GD В 01 D 15/00 В 01 Ю 3 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двто скомм свидетельств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3533606/23-26 (22) 17.11 ° 82 .(46) 23 ° 04.84. Бюл. М 15 (72) В.A.Çàâàðîâ, Л.Д.Шаниичев, В.В.Богданова, Л.Б.Салач, А.В.Реусов и А.Г.Коломийцев (53) 541.183.25(088.8) (56) 1. Йатент Японии Р 31723, кл.13/7 В 013.1, 1971. (54) (57) MACCOOBNEHHOE УСТРОЙСТВО, содержащее V-образно установленные две колонны, секционированные по высоте опрокинутыми усеченными конуса-j ми с ребрами, снабженные мешалками и ограничительные диски установленные в первой колонне, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения эфФективности сорбционных процессов путем улучшения гидродинамической структуры потока, в устройстве соотношение диаметров каждого ограничительного диска и диаметра каждой колонны равно 0,25-0,35, а соотношение высоты каждого диска и расстояния между его вершиной и нижней кромкой мешалки 0,2-0,8.

1087149

Изобретение относится к области аппаратов для очистки жидкостей с помощью мелкодисперсных сорбентов, в частности для очистки вязких щелочных полизфиров от ионов калия, и может быть использовано в химической, 5 нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известно массообменное устройство, содержащее V-образно установленные две колонны, секционированные по 1О высоте опрокинутыми усеченными конусами с ребрами, снабженные мешалками и ограничительные диски установленные в первой клонне (1) .

Однако использование известного аппарата для процесса предварительной очистки щелочных полиэфиров неэффективно из-за расположения.конусообразных ступиц, укрепленных непосредственно на мешалке, это приводит к резкому ухудшению гидродинамических, а следовательно, и массообменных процессов, что снижает степень очистки полиэфира.

Пелью изобретения является повышение эффективности сорбционных процессов путем улучшения гидродинамической структуры потока в устройстве, поставленная цель достигается тем, что в массообменном устройствЕ, со- 30 держащем Ъ-образно установленные две колонны, секционированные по высоте опрокинутыми усеченными конусами с ребрами, снабженные мешалками, и ограничительные диски, установленные в 35 первой колонне, соотношение диаметров каждого ограничительного диска и диаметра. каждой колонны равно 0,250,35, а соотношение высоты каждого диска и расстояния между его вершиной4О и нижней кромкой мешалки 0,2-0,8.

На фиг.1 представлен массообменный аппара, продольный разрез, на фиг.2 узел 1 на фиг.1; на фиг.3 - график степени обратного перемещивания, на фиг.4 — график соотношения высо45 ты диска и расстояния между его вершиной и нижней кромкой мешалки.

Нижний предел соотношения высоты диска к расстоянию между его вершиной и нижней кромкой мешалки, равный 0,2, является минимальной величиной, при которой еще возможно ггроведение процесса с твердой фазой.Соотношение .выше 0,8 приводит к нару- 55 шению структуры потока при перемешивании суспензии (фиг.4).

При соотношении — (0,25 коэффиD циент рециркуляции f увеличивается 6Q из-за проскоков суспензии в ниже ле. жащую секцию через кольцевой зазор.

Увеличение коэффициента рециркуляции

Вл при - ->0,35 объясняется тем, что

У

65 поток суспензии, черезмерно отклоненный диском, не попадает в интенсивную зону воздействия мешалки, т.е. минуя ее, через кольцевой зазор перетекает в другую секцию аппарата. При

0,25-0,35 (предпочтительно 0,3)

0 поток суспенэии попадает в зону интенсивного воздействия мешалок, тем самым исключает возможность ее проскока через кольцевой зазор вдоль вала аппарата (фиг.3), Массообменный аппарат состоит из параллельно установленных и соединенных между собой патрубком 1, двух колонн 2 и 3, которые содержат закрепленные опрокинутые усеченные конусь1 4, число которых устанавливают исходя из свойств и режима проведения процесса. Обе колонны имеют мешалки 5 с приводами. Валы 6 мешалок колонны установлены с кольцевым зазором, равным 0,015-0,03 сечения колонны, в зависимости от конкретных условий применения аппарата. Внутри усеченных конусов установлены под углом 25-35О к их внутренней поверхности (прямоугольные) ребра 7 высотой 0,05-0,15 диаметра аппарата.

Под усеченными конусами в первой колонне 2 на валу укреплены конусообразные ограничительные диски 8 с углом при вершине 90-120 диаметром, равным 0,25-0,35 диаметра аппарата и соотношением высоты диска к расстоянию между его вершиной и нижней кромкой мешалки, равным 0,2-0,8.Первая по ходу среды, колонна 2 имеет патрубок 9 для подачи сорбента и патрубок 10 для ввода очищаемой жидкости (суспенэии полиэфир-сорбент).

Во второй колонне 3 опрокинутые усеченные конусы 4 установлены вершинами против движения среды, что позволит реализовать здесь условия идеального смещения относительно каждой иэ ее секиий и избежать выхода иэ контакта крупнодисперсной фракции сорбента. Обогревающая рубашка 11 обеспечивает постоянную температуру в аппарате, через патрубок 12 очищенный полиэфир поступает в приемник.

Массообменный аппарат работает следующим образом.

Очищаемая жидкость, например щелочной полиэфир, поступает через патрубок 10 в верхнюю часть колонны 2, которая предварительно заполняется очищенной жидкостью. Одновременно включаются мешалки 5 и дозатор (на чертеже не показан) на соответствующую подачу сорбента. В смесительных камерах (секциях) аппарата сорбент непрерывно смешивается с очищаемой

/ жидкостью, а суспензия через кольцевыЕ зазоры между опрокинутыми усеченными конусами 4 и валом мешалок 5 попадает на ребра 7, которые откло1087149 няют поток в зону интенсивного воз- действия мешалок и продвигается вдоль колонны. Температура в колоннаМ поддерживается обогревающей рубашкой 11. Для очистки полиэфира температура поддерживается 85+5 C. Сус- 5 пензия очищенной жидкости непрерывно поступает через патрубок 12 в приемную часть.

С целью выяснения влияния дисков на структуру потока был изготовлен 10 опытный образец аппарата диаметром

Ddn 0,1 м. В качестве критерия при оценке эффективности работы àïïàðàта была выбрана степень обратного перемешивания, определяемая по кривым отклика аппарата на импульсное: возмущение, наносимое во входное сечение. Определялось влияние размера диска при изменении технологических параметров - средней скорости основного потока в пределах (3,02

6,2)-10 + м/с и интенсивности перемешивания от 70 до 180 об/мин, что соответствует реальным условиям проJC

«Ф

» « текания процесса на степень обратного перемешивания (f ) . Результаты экспериментов приведены на фиг.3 и 4.

На фиг.з видно, что минимальному значению соответствует отношение

На фиг.4 видно, что при отношении и< 0,8 происходит резкое возп растание

Выбранные соотношения между диаметром аппарата и диаметром диска, а также между высотой диска и расстоянием между его вершиной и. нижней кромкой мешалки для конусообразных дисков, установленных на валу мешалки, позволяет улучшить степень очистки и качество продукта, интенсифицировать процесс путем улучшения гидродинамики процесса.

В таблице приводятся данные по сообционному процессу.

Интенси- Остаточная щелочность по сек-. вность циям, вес.Ъ перемешивания П секция ?Ч секция IV секция

Количество сорбента, вес.Ъ.1 100

1 350

1 100

Без дисков Л-5003

0,012

0,019

0,033

0,028

0,030 О, 01

oio15

0,007

30 а „1D=O, З 30

О„01

Л-500 3

1 350

1- 100

Ь,/}., =о,г а„. 1D=0,3

0,030

0,032

0,016

0,015..0,011

0,012

Л-5003

1 350

1 100

1 200

1 200

1 200 0 75 200

1 200

1. 200

h,/hz = 1

Без дисков Л-2003

О, 029

0,042

О i030

О, 019

0,025

30

О, 025

0,047 0,031

45 ад1D=O,З

0 i030

0,014

0,041 0,019

Л-3003

}1, /Ь =0,4 а„ 1в=0,3

0i033 0,014

30.О, 031

0,015

Л-3003

Вариант на- Yaptca по- Произвополнения лиэфира дительность, кг/ч

0,25-0,35.

D аппарата

0,016

0,015

0,014

0,02

0i008

0i 01О

0,009

0,008

1087149

Продолжение таблицы

Остаточная щелочность pro сек циям, вес.%

Произвр- Коли

I тенсивность перемешивания

Марка полизФира

Вариант наполнения дительность, к г/ч чество сорбента, вес.%

П секция lV секция ХЧ секция

Ь, уЬ, =о,s а 10=О,3

О, 013

200

0, 022 0,016

JI-300 3 секция 0,3 0,3

%Ф

200 а„1р= 0,3

0,03

Л-3003

=О, 15

d 1D= 0,2

200 дд10= 0,25 Л-3003

3„13= О, 35 а,,1Э= 0,4

200

200

200

М

В.этом примере (при - — = 0,18) из-эа малости за ора между кольцевым отверЬ стием и поверхностью ограничительного диска не достигается полного перетока суспензии, происходит постепенное заполнение верхних секций более крупными частицами. В ниже расположенные секции поступает меньше бетонита,чем подается в аппарат,что приводит к повышению остаточной щелочности на выходе и, в конечном счете, к постепенному забиванию первой секции частицами круп ной фракции.

Полное ответствие зазоров приводит к забиванию первой секции бетонитом.

Очистка происходит лишь в первой секции. В последующих секциях сорбент отсутствует, полиэфир не очищается. Колонна переполняется иэ-за отсутствия перетока суспензии.

0,040 0,021

0,030 0,015

0,032 0,014

0,035 0,018

0,013

О, 009

О,М8

0,011

02

d8 /ь =о.я о ю оЗ uy pp

>pl =из о-и=ло 4 ус, и- F0Af

X-a=510 с; и Зоофщщ у

> - =, Ю +/Ñ; е =130,фуцру) Фж.Ф

ВНИИПИ Заказ 2523/3 Тирам 682

Подписное

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