Тепломассообменная колонна

 

1. ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ КОЛО НА, содержащая корпус, внутри котор го с зазором друг относительно друг на опорных решетках размещены слои насадки, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса путем создания зон устойчивого эмульгирования во всех слоях насадки и их более равномерного орошения , она снабжена расположенными снаружи корпуса трубопроводами, концы которых размещены между слоями насадки , и перегородками, выходные отверстия трубопроводов размещены над входными отверстиями трубопроводов, а перегородки расположены между отверстиями . 2.Колонна по п. 1, отличающая с я тем, что концы трубопроводов снабжены патрубками, расположенными коаксиально корпусу. 3.Колонна по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что патрубки j трубопроводов выполнены перфорированными . 4.Колонна по п. 1, отличающая с я тем, что концы трубопроводов расположены на уровне стенки корпуса.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ИЙ ОТКРЫТИЙ (21) 3512645/23-26 (22) 19.11.82 (46) 07.06.84 Бюл. Р 21 (72) З.Н.Мемедляев, А.А.Ильиных, В.А.Носач, Н.Н.Кулов, В.А.Малюсов, Е.Н.Белоконь, Р.П.Рило и В.П. Николаенко (71) Рубежанский филиал Ворошиловградского машиностроительного института (53) 015. 23 (088. 8) (561 1.Кафаров В.В. Основы массопередачи. N.. 1979, с. 284, 305.

2. Рамм В.М. Абсорбция газов. М., 1976, с. 310, 413.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 904752, кл. В 01 D 53/20, 1982. (54)(57) 1. ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ КОЛОННА, содержащая корпус, внутри которого с зазором друг относительно друга на опорных решетках размещены слои насадки, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации..SU„„1 9 A

ЗСЮВ 01 D 3 20 3 32 процесса путем создания эон устойчивого эмульгирования во всех слоях насадки и их более равномерного орошения, она снабжена расположенными снаружи корпуса трубопроводами, концы которых размещены между слоями насадки, и перегородками, выходные отверстия трубопроводов размещены над входными отверстиями трубопроводов, а перегородки расположены между отверстиями.

2. Колонна ло п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что концы трубопроводов снабжены патрубками, расположенными коаксиально корпусу.

3. Колонна по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что патрубки Я трубопроводов выполнены перфорированными.

4. Колонна по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что концы трубопро- С водов расположены на уровне стенки корпуса.

1095917

Известно насадочное. устройство для массоббменных аппаратов, состоя35 щее из корпуса с тремя периодически чередующимися по его высоте слоями насадки, причем свободное сечение среднего слоя в 2-10 раз больше свободного сечения верхнего слоя, кото- 40 рый, в свою очередь, имеет свободное сечение в 2 -8 раз большее, чем нижний слой, в котором установлено .распределительное устройство для жидкости, выполненное в виде вертикаль- 45, ного цилиндра, заглушенного с нижнего торца и снабженного горизонтальными радиальными перфорированными патрубками и направляющими вертикальными пластинами ГЗЗ.

Однако известному устройству присущи недостаточные тепломассообменная и пропускная способности, неуправляемость зон устойчивого эмульгирования и неравномерность орошения слоев насадки.

55, Недостаточная тепломассообменная способность обусловлена неэффективным использованием слоев насадки, так как лишь примерно 1,0-1,5 слоя из 3 заняты зоной устойчивого эмуль- 60 гирования, а также тем, что определенное количество жидкости не взаимодействует с газом (паром) в нижнем, самом активном, слое насадки, так как часть ее сразу, а другая часть, g5 ду отверстиями.

Концы трубопроводов снабжены патрубками, расположенными коаксиально корпусу.

Патрубки трубопроводов выполнены перфорированными.

Концы трубопроводов расположены на уровне стенки корпуса, На фиг. 1 показана предлагаемая колонна с входными и выходными отверстиями на патрубках, расположенных концами коаксиально корпусу, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, с отверстиями в стенке корпуса колонны.

Изобретение относится к конструкциям насадочных колонн, применяемых в химической и других смежных отраслях промышленности для проведения процессов тепломассоббмена между газом (паром ) и жидкостью. S

Известна колонна, состоящая из корпуса, опорной решетки и слоя насадки, работающая в высокоэффективном режиме эмульгирования Г1).

Недостатками данной колонны явля- )p ются невозможность создания устойчивого режима эмульгирования, его неуправляемость и недостаточная пропускная способность, которая определяется, главным образом, характеристиками насадки.

Это обусловлено тем, что режим эмульгирования осуществляется при одной постоянной скорости движения потоков. Незначительное отклонение от этой скорости приводит либо к полному захлебыванию колонны и выбросу жидкости, либо к срыву режима эмульгирования.

Известна также колонна, состоящая из корпуса и слоев насадки, между которыми установлены устройства для перераспределения жидкости (23.

Недостатками такой колонны являются невозможность создания в слоях насадки эон устойчивого эмульгирова- 30 ния, их неуправляемость и недостаточная пропускная способность, что объясняется указанными причинами. едва попав на слой насадки,,оказываются в распределительном устройстве для жидкости.

Недостаточная пропускная способность и неуправляемость зон устойчивого эмульгирования являются следствием невозможности целенаправленного варьирования количеством газа (пара I, проходящим через слои насадки, при его постояннсм или переменном общем расходе. Недостаточная пропускная способность объясняется также тем, что распределительные устройства для жицкости расположены в слоях насадки и перекрывают часть их сечения.

Орошение слоев насадки осуществляется через ограниченное количество радиальных перфорированных патрубков, что вызывает его неравномерность.

Увеличение числа патрубков усугубляет отрицательный эффект перекрытия части поперечного сечения слоев насадки.

Кроме того, этот недостаток обусловлен неравномерным истечением жидкости по длине каждого из патрубков.

Цель. изобретения — интенсификация процесса путем создания регулируемых зон устойчивого эмульгирования во всех слоях насадки -и их более равномерного орошения.

Поставленная цель достигается тем, что тепломассообменная колонна, содержащая корпус с размещенными в нем слоями насадки, снабжена расположенными снаружи корпуса трубопроводами, концы которых размещены между слоями насадки, и пере городк ами, выходные отверстия трубопроводов размещены над входными отверстиями других трубопроводов, а перегородки расположены межКолонна состоит из корпуса 1, слоев 2 — 4 насадки и их трубопроводов, играющих роль байпасов, выполненных в виде внешних трубопроводов 5 — 7, каждый из которых снабжен устройством, регулирующим его проходное сечение, например вентилем или клапаном 8. Входные отверстия 9 и 10 и выходные отверстия 11 и 12 байпасов, принадлежащих соседним слоям насадки, расположены в зазоре между ними, причем отверстия 11 и 12 расположе-ны выше отверстий 9 и 10 соответст1095917 венно. Концы трубопроводов снабжены перфорированными патрубками 13 и 14, снабженными глухими горизонтальными перегородками 15 и 16, имеющими диаметры, превышающие диаметры выходных патрубков. В случае расположения кон- 5 цон трубопроводов на стенке корпуса входные и выходные отверстия трубопроводов надо располагать так, чтобы лучи, проходящие через ось корпуса и центры этих отверстий, при совмещении в одной горизонтальной плоскости образовывали центральный угол, равный 1-30 В этом случае над входными отверстиями 9 и 10 целесообраз= но установить отбойные перегородки в виде горизонтальных пластин 17 и 18, закрепленных на корпусе 1.

Колонна работает следующим образом.

Газ (пар) и жидкость подаются н колонну соответственно снизу и свер- 20 ху в количестнах, обеспечивающих превышение скорости движения потоков, при которой осуществляется режим эмульгиронания.

Большая часть газа (пара), про- 2 взаимодействовав с жидкостью в высокоэффективном режиме эмульгиронания н слое 2 насадки, оказывается н пространстве между слоями 2 и 3 насадки.

Вследстние положительной разности 30 давлений до и после слоя 3 насадки и наличия отверстия 9 часть газа (пара) устремляется в обход этого слоя по ннешнему трубопроводу, а остальная, как правило, большая часть З5 газа (пара), взаимодействуя с падающими струями и каплями жидкости, продолжает восходящее движение и перед ее внедрением в слой 3 насадки к ней через отверстия 11, как бы нзамен ранее отобранной через отверстия 9 части газа (пара), присоединяется газ (пар ), обходивший слой 2 насадки по внешнему трубопроводу 5 и который, таким образом, уже н слое 3 насадки взаимодействует с жидкостью 4> н высокоэффективном режиме эмульгиронания, причем более интенсинно, чем основная масса газа (пара) из-за большей разности концентраций и температур. 50

Автоматическую стабилизацию режима эмульгирования в слое 3 насадки обеспечивает наличие потока газа (пара) во внешнем трубопроводе 6, а высота уровня эмульсии, которая зависит от количественной характеристики этого потока, контролируется по показаниям, например, дифманометра или уровнемера с помощью вентиля или клапана 8 вручную или автоматически соответственно.

Глухая горизонтальная перегородка 15 не только предотвращает смещение потоков газа (пара), перепускаемях по байпасам соседних слоев 2 и 3 насадки, но, как и горизонтальная пластина 17, не дает возможность жидкссти попадать во входные отверстия 9.

Аналогичная последовательность разделения и смешения потоков газа (пара ) и их регулировка осуществляются и н следующем по ходу газа (пара) пространстве между слоями 3 и 4 насадки и т.д., что позволяет создать зоны устойчивого эмульгирования любой требуемой высоты во всех слоях насадки и притом при большей,по сраннению с прототипом скорости газа (пара) по колонне и большей ранномернос;ти орошения слоев насадки при отсутствии в них специальных распределительных устройств для жидкости, что дополнительно обеспечивает некоторый прирост производительности колонны по газу (пару) и жидкости.

Конструкция предлагаемой колонны, позволяя варьировать количествами газа (паза ), проходящими через слои насадки, предоставляет возможность варьировать и производительностью колонны IIQ жидкости при функционировании управляемых зон устойчивого эмульгирования во всех слоях насадки.

Таким образом, в предлагаемой колонне объем насадки, занятый зонами устойчивого эмульгирования, в 2-3 раза больше, чем в известном устройстве, при равной суммарной высоте и поперечном сечении слоев насадки, а пропускная способность по газу (пару) при этом может быть понышена в 1,5 и более раз.

1095917

Our. 2

Составитель С. Баранова

Редактор A.Огар Техред И.Метелева Корректор Л,Пилипенко

Заказ 4055/46 Тираж 682 Подписное„

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4