Установка для осуществления массообменных процессов в колонных тарельчатых аппаратах

 

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В КОЛОННЫХ ТАРЕЛЬЧАТЫХ АППАРАТАХ, включающая колонньй аппарат, разделенный тарелками с переливными устройствами на секции, насос с распределителем давления , две рессиверные емкости и пуль« сационные камеры с патрубками, в которых установлены всасывающие и нагнетательные клапаны, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет создания дополнительных зон массообмена , периодических пульсаций, увеличения времени и поверхности контакта фаз, установка снабжена двумя коллекторами для тяжелой фазы, расположеннь1ми выше пульсационшлс камер, каждый из которых соединен с одной из рессиверных емкостей и с пульсационнымн камерами, при этом пульсационные камеры первого и второго кол-лекторов соед|)нены через патрубки с секциями колонного аппарата в чередукщейся последов а те льностч, а каждый патрубок с нагнетательным клапаном снабжен устройством для распыления 9 тяжелой фазы и расположен в каждой аппарата выше патрубка с всасывающим клапаном. 2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с. я тем, что пульсационные камеры снабжены пакетом плоских .пластин, разделяющих их внутренний объем на продольные каналы. СО 4 tsD СО

4(51) В 01 D 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3554911/23-26 (22) 22.02.83 (46) 15.01.85. Бюл. Р 2 (72) П.П.Любченков (71) Краснодарский ордена. Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 66.061.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 209406,кл. В 01 0 11/02, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР .@520990, кл. В 01 D.11/02, 1972. (54) (57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕ.

НИЯ ИАССООБИЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В КОЛОННЫК ТАРЕЛЬЧАТЫХ АППАРАТАХ, включающая колонный аппарат, разделенный тарелками с переливнымк устройствами на секции, насос с распределителем дав- - . ления, две рессиверные емкости и пуль» сационные камеры е патрубками, в которых установлены всасывающие и нагнетательные клапаны, о т л и ч а ющ а я с я тем,, что,,с целью интенси,,Я0„„1134213 А фикации процесса массообмена за счет создания дополнительных зон массообмена, периодических пульсаций, увели.чения времени и поверхности контакта фаз, установка снабжена двумя коллекторами для тяжелой фазы, расположенными выше ульсационных камер, каждый из которых соединен с одной из рессиверных емкостей и с пульса. ционными камерами, при этом пульсационные камеры первого и второго коллекторов соединены через патрубки с секциями колонного аппарата в чередующейся последовательности, а каждый патрубок с нагнетательным клапа- ном снабжен устройством для распыления Я тяжелой фазы и расположен в каждой секции аппарата выше патрубка с всасываю- щим клапаном.

2. Установка по п. 1, о т л и - С ч а ю щ а я с. я тем, что пульсацион-. ные камеры снабжены пакетом плоских .пластин, разделяющих их внутренний Ф объем на продольные каналы. 3Ф

1 11342

Изобретение относится к конструкци ! ям для проведения массообменнъи процессов в системе пар(газ) — жидкость и может быть использовано для интенсификации массообмена в действующих колонных ректификационных абсорбционных аппаратах пищевых и химических . производств.

Известна конструкция устройства ля обработки зернистых материалов, стоящая из последовательно уста--новленных по высоте аппарата нескольких выносных циркуляционных контуров включающих. насос, высасывающих и . нагнетательного трубоп оводов и

15 рессиверной емкости

Однако такое устройство характеризуется большим расходом электроэнергии на привод насоса циркуляцион" ных контуров и повышенным расходом металла.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для обработки зернистого материала, состоящая из насоса, распределителя, двух рессиверных емкостей и коллекторов. Установка обеспечивает создание в колонном аппарате устойчивых пульсаций жид

,кой фазы,интенсифицирующих процесс.j2).

Однако пульсации накладываются в

30 продольном направлении эа счет изменения давления в верхнем и нижнем сечениях аппарата, что ие позволяет использовать установки для интенсификации процесса массообмена в дей- З5 ствующих иа производстве колонных аппаратах с тарельчатыми контактными устройствами. Тарелки секционируют внутренний объем аппарата и ограничивают распределение пульсаций вдоль 40 его оси, резко снижая эффект интенсификации процесса от использования пульсаций. Кроме того, установка для обработки зернистых материалов не создает в аппарате дополнительных 45 эон массообмена. Наличие в рессиверной емкости разделительной мембраны требует периодических профилактических ремонтов, что усложняет эксплуатацию и снижает производительность 50 аппарата.

Целью изобретения является интенсификация процесса массообмена sa счет создания периодических пульса- 55 ций,. дополнительных эон массообмена и увеличения времени и поверхности контакта фаэ.

13 2

Поставленная цель достигается,тем, что установка для осуществления массообменных процессов в колонных тарельчатьнс аппаратах, включающая колонный аппарат, резделенный тарелками с переливными устройствами на сек- . ции, насос с распределителем давления, две рессиверные емкости и пульса-ционные камеры с патрубками, в которых установлены всасывающие и нагнетательные клапаны, снабжена двумя коллекторами для тяжелой фазы, расположенными выше пульсационных камер, каждый из которых соединен с од" ной из рессиверных. емкостей и с пульсационными камерами, при этом пульсассионные камеры первого и второго коллекторов соединены через патрубки с секциями колонного аппарата в чередующейся последовательности, а каждый патрубс1к с нагнетательным клапаном снабжен устройством для распыления тяжелой фазы и расположен в каждой секции аппарата выше патрубка с всасывающим клапаном.

Кроме того пульсационные камеры снабжены пакетом плоских пластин, разделяющих их внутренний объем на продольные каналы.

На фиг. 1 изображена общая схема установки, на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1- на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2.

Установка состоит из колонного аппарата 1, центробежного насоса 2 с распределителем давления 3, рессиверных емкостей 4 и 5 и .пульсационных камер 6 и 7, соединенных через коллектор 8 и 9 с рессиверными емкостями 4 и 5. Пульсационные камеры 6 и 7 подсоединены к колонному аппарату 1, содержащему тарелки 10 с переливной системой 11, с помощью патрубков 12 и 13 с всасывающим и нагнетательным клапанами. Внутри пульсационных камер 6 и 7 (фиг. 1) установлен пакет плоских пластин 14 делящих их объем на отдельные продольные каналы.

Для предотвращения самопроизвольного протекания жидкости из вышележащей пульсационной камеры в нижеле" . жащую минуя аппарат, коллектора 8 и

9 установлены выше уровня камер

6и7. ь1атрубки 13 с всасывающими клапанами подсоединены к колонному аппа рату вблизи контактных тарельчатых устройств (тарелок) 10 со стороны нх переливной системы 1t, что позволяет

3 11342 заполнять пульсационные камеры жидкой фазой. Патрубки 12 с нагнетательными клапанами подсоединены к колонному аппарату над тарельчатыми контактными устройствами и снабжены устройствами для распыления жидкой фазы в потоке паровой (газовой) фазы.

Пульсационные камеры 6, подсоединенные к первому коллектору 8, соеди-. нены патрубками с нечетными межтарелочными пространствами аппарата (считая, например, сверху), а пульсационные камеры 7, подсоединенные ко второму коллектору 9, соединены с четными межтарелочными пространствами аппарата. Это позволяет создавать в аппарате пульсации давления как по жидкой так и паровой фазам ,без нарушения их контакта. Жидкая фаза отбирается в пульсационные камеры вблизи переливной системы и затем распыляется в направлении ее поступления на тарельчатое контактное устройство, что и сохраняет устойчивый контакт фаз при любых режимах пульсации.

Установка работает следующим об=, разом.

Перед началом работы рессиверные емкости 4 и 5 коллектора 8 и 9 и камеры 6 и 7 заполняются кубовой жидкостью. После вывода массообиенного аппарата 1 на рабочий режим

Включается насос 2 с распределителем давления 3. При этом жидкость, например, из емкости 5 перекачивается35 в емкость 4. В пульсационных камерах

6 повышается давление и через нагнетательные клапаны по патрубкам 12 жидкая фаза поступает в соответствующее пространство аппарата 1 и 40 распыляется в потоке пара. Капли и струи распыленной жидкости движутся в паровой фазе вдоль полотна тарелок 10 к месту поступления жидкости на тарелку. Часть капель и струй 45 ударяется о боковую поверхность корпуса аппарата 1, стекает в виде пленки вниз на полотно тарелки и, сливаясь с ОснОВным потоком жидкой фазы дви» жется назад к переливкой системе та- 5О релки. Вторая часть капель и струй под действием силы тяжести падает на полотно тарелки, создавая в слое жидкости, движущемся по тарелке, локальные возмущения и пульсации., 5$

В пульсационных камерах 7 давление в этот момент времени, понижается, так как они соединены через

13 4 коллектор 9 с емкостью 5. Всасывающие клапаны патрубков 13 открываются и жидкость с тарельчатых контактных устройств поступает во внутренние полости пульсационных камер 7, вызывая соответствующие возмущения и пульсации в слое жидкости на тарелках 10.

После переключения распределителя 3 меняется подсоединение насоса

2 к емкостям 4 и 5. Всасывающий патрубок насоса 2 соединяется через распределитель З.с рессиверной емкостью 4, а нагнетательный — с емкостью 5. В пульсационных камерах 6 возникает разрежение, а в камерах 7 избыток давления. Из пульсационных камер 7 жидкая фаза вытесняется по натрубку t2 и распыляется в аппарате t (по аналогии с вышеописанным), а в камеры б жидкость засасывается по патрубкам 13. После следующего переключения распределителя 3 процесс распределения давления и движения жид кости в устройстве повторяется в вышеуказанном порядке.

Таким образом установка позволяет создавать в действующем тарельчатом аппарате устойчивые пульсации давления, внося соответствующие Возмущения. в структуру потоков, увеличивая поверхность и время контакта фаз. Рас.пыление жидкости позволяет организовать В аппарате две дополнительные зоны интенсивного взаимодействия фаз: .в факеле распыпа и в пленке на боковой

:поверхности корпуса аппарата. Подсоединение патрубков 13 вблизи тарельчатых устройств 10 со стороны переливной системы обеспечивает заполнение пульсационных камер жидкостью, уходящей с тарелок. Распыление такой жидкости происхрдит в направлении, противоположном ее движению по тарелке.. Фактически после распыления жидкая фаза возвращается на тарелку в месте ее ввода, что увеличивает время контакта потоков.

Для обеспечения интенснфикац ы процесса массообмена необходимо исключить продольное перемешивание жид кости в пульсадионных камерах и смешивание жидкостей различнык камер в коллекторах 8. и 9. Рекомендуется объем пульсационных камер выбирать равным 1,2-1,3 от объема всасываемой в них жидкой фазы. Последний зависит от конкретных геометрических размеров аппарата 1, массовьк рас$ 11342 ходов фаз и может составлять 25-50% от количества жидкости, находящейся на тарельчатом контактном устройстве 10. Внутри камер .6 и 7 целесообразно устанавливать пакет плоских параллельных пластин 14„ делящих их объем на отдельные продольные каналы, Это позволит приблизить режим движения жидкости в камерах к ламинарному и уменьшить продольное 10 перемешивание. Геометрические размеры камер целесообразно выбирать из усповия: соотношение длинны к диаметру 5„0. Объем рессиверных емкос" тей 4 и 5 зависит от объема и коли- 15 честна используемых пульсационных камер 6 и 7.

По сравнению с прототипом данная конструкция установки позволяет интенсифицировать процесс массообмена 20 в системе пар (газ) — жидкость в колонных тарельчатых аппаратах. Использование прототипа для указанной цели не дает должного эффекта, так как он накладывает пульсации давления вдолт- оси аппарата только в верхней и нижней его точках. Тарельчатые контактные устройства секционируют объем аппарата и за счет этого гасят накладываемые на потоки фаз пульсации. Кроме того, конструкция прототипа не создает в аппарате до" полнительных зон интенсивного массообмена и не увеличивает время контакта фаз, как зто предусмотрено пред" лагаемым устройством.

Установку для осуществления массообменных процессов целесообразно использовать для увеличения разделяющей сгособности действующих в настоящее время в пищевой и химической промышленностях ректификационных и аб-. сорбционных колонных аппаратов. Это позволяет за счет минимальных капитальных затрат на их модернизацию, существенно увеличить производительность или качество получаемого продукта.

1134213

Составитель А.Миронов

Редактор И.Товтин Техред T.Ôàíòà Корректор Г.Огар

«4

Заказ 9979/5 Тираж б59 Подписное .

ВНИКНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

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