Пленочный массотеплообменный аппарат

 

Изобретение относится к конструкции пленочного тепломассообменного аппарата и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата для вакуумной ректификации нетермостабильных и высококипящих смесей при нестабильных режимах за счет увеличения площади контакта фаз, улучшения структуры потока и предотвращения разрушений и деформаций тарелок. Аппарат включает вертикальный корпус со штуцерами для подвода и отвода пара и жидкости, горизонтальные тарелки с отверстиями, с расположенными над ними пароотбойниками, которые жестко связаны с полотном тарелки перемычками, образующими клиновидные и кольцевые щели. Над штуцерами подачи пара и вывода кубовой жидкости установлены перфорированные пластины, а перемычки установлены между центральными частями пароотбойников и верхними кромками отбортовок отверстий тарелок так, что клиновидные щели расположены над кромками отбортовок. Причем соотношение образуемой кольцевой щели между верхними кромками отбортовок и пароотбойниками к диаметру отверстий составляет 0,1-0,4. Перфорация пластин выполнена в виде треугольных радиально расположенных прорезей, причем край длинной стороны прорези отбортован вверх,нижние тарелки и перфорированные пластины в центральной части снабжены вертикальными трубами, верхние торцы труб установлены на уровне пароотбойников, а нижние-под полотном тарелок и снабжены гидрозатворами. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (58 4 В 01 D 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( ( е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4! 54237)23-26 (22) 01 12.86 (46) 30.10.89. Бюл. ¹ 40 (71) Волгодо((ской фи.)иа.1 Beer()I() I«)! (»I;(учно-исследовательского и проектного института поверхностно-активных веществ (72) )О. Н. Грым ин, А. Б. Тютюнников, Н. Н. Кулон, 1О. А. Пучков, B. В. Сахаров

lI А. А. Бушков (53) 66.015.23 (088.8) (56) Коган В. В. и др. Оборудование для разделения смесей под накуучоч. 7. Машинострсение, 1976, с. 141.

Патент США № 3081711, кл. Х 61 114, 1963. (54) П)7ЕНОЧНЫЛ МАССОТЕГПООБ

МЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к конструкции пленочного теплом ассообменного аппарата и может найти применение в химической, нефте»имической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение эффективности работы аппарата для вакуумной ректификации нетермостабильных и высококипящих смесей при нестабильных режимах за счет увеличения площади контакта фаз, улучшения структуры потока и

Изобретение относится к конструкцияч массотеплообченных аппаратов, применяемых в химических, нефтехимических и др»гих смежных отраслях промышленносTH, н частности н вакуумной ректификации синтетических жирных кислот и сгшртов.

Целью изобретения является повышение эффективности работы аппарата для вакуумной ректификации нетермостабильных и высококипя(цих смесей при нестабильных режимах за счет увеличения площади контакта фаз, улучшения структуры потоков нара

„„ И„„1517973 А 1 предотвращения разрушений и деформаций таре.l()K. Аппарат нключае1 вертикальный корпу< c() штуцерачи для подвода и отвода пара I(жидкости, горизонтальные тарелки с отнерстиями, с расположенными над ними пароотбойниками, которые жестко связаны с по.нл ноч тарелки перечычкачи, образующими клинонидные и кольцевые щели. Над

I(IT» lI< рачи подачи пара и вывода кубовой жидкости установлены перфорированные

II,I I

Причеч соотношение образуемой кольценой щели чежду верхничи кромками отбортонок и пароотбойниками к диачетру отнерстий составляет 0.1--0,4. 11ерфорация пластин выполнена н виде Tp< y(()льны» радиально расположеHHI I» прорезей. причеч краи длинной стороны прорези отбортонан ввер», нижние тарелки и перфорированные пластины в цент ральной части снабжены вертикальнычи трубами, нер»ние торцы труб установлены на уровне пароотбойников, а нижние — нод по.I()Tí<)»! тарелок и снабжены гидрозатворачи.

2 з.п, ф-лы, 5 ил. и жидкости и предотвра(цения разрушений и деформации тарелок.

На фиг. 1 изображен предлагаечый ап. парат; на фиг. 2 — местный нид Б на фиг. f полотна тарелки со схемой истечения газа через кольцевую щель; на фиг. 3 — вид B на фиг. 2 с изображением пароотбойника со схемой истечения газа через клиновидную щель; на фиг. 4 — центральная часть нижней тарелки с вертикальной трубой и гидрозатнором; на фиг. 5 — нижняя перфорированная пластина с треугольными прорезячи.! 517973

Аппс.paт состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, горизонтальных та» релок 2, штуцеров 3 подачи жидкости стуцера 4 отбора циркулируемой кубовой жидкости, штуцера 5 подачи пара, штуцера 6 отвода пара, перфорированных пластин 7.

Тарелки 2 снабжены рабочими отверстиями 8 с отбортовками 9 вверх, над которыми установлены пароотбойник — 10, центральная часть которых жестко связана с верхними кромками отбортовок 11 при помощи перемычек 12. Края пароотбойников 10 образуют с верхними кромками отбортовок 11 кольцевую щель 13 высотой 0,1 — 0,4 от диаметра отверсгий. Перемычки 12 образуют совместно с пароотбойниками 10 клиновидные щели 13, расположенные над плоскостью верхних кромок отбортовок 9 отверстий 8.

Нижние тарелки 14 аппарата (фиг. 4) могут иметь вертикальные трубы 15 с гидрозатворами 16. Перфорация пластин 7 может быть выполнена в виде радиально расположенных треугольных прорезей 17, причем, край длинной стороны прорези 18 отбортован вверх.

Аппарат при нормальных условиях работает следуюгцим образом.

Через штуцеры 3 в аппарат поступает жидкая фаза, через штуцер 5 — парожидкостная фаза, через штуцер 6 из аппарата отводится паровая фаза, а через штуцер 4-кубовая жидкость на циркуляцию. Паровой поток из штуцера 5 поступает в кубовую часть колонны, равновесно по отношению к стекающей жидкости. распределяется по сечению аппарата перфорированной пластиной 7 (no периферийной части пластины 7 возникает небопьшой избыток парового потока, который соответствует избытку жидкостного потока на тарелках за счет пристеночного эффекта), формируется отбортовками 9 отверстий 8 и отклоняется пароотбойниками 10 к поверхности пленки жидкости, стекающей на полотно тарелки сверху.

Находясь в локальном противотоке между отверстиями 8 на полотне тарелки, пар и жидкость, контактируя между собой, обогащаются соответственно легкими и тяжелыми компонентами смеси. Подпираемая кромками жидкость полностью смачивает горизонтальное полотно тарелок 2 и стекает вниз через те же отверстия 8. Таким образом, достигается максимальная для пленочгого режима площадь активной поверхности контак а фаз.

Через клиновидные щели 13 между пароотбойни> ами и наклонными перемычками 12 выходят струи парового потока (показаны на фиг. 3), турбулизирующие верхние слои пленки жидкости, вследствие чего достигается наибольшая скорость массоотдачи в паровой и жидкой фазах.

При нестабильных режимах работы, например при колебаниях остаточного давления, возникают пульсации парового потока в кубовой части. Однако перфорация пласгин 7, кольцевые щели 13, перемычки 12, / клиновидные щели 13 последовательно уменьшают величину пульсаций парового потока, а расположение кольцевых 13 и клиновидных щелей 13 между перемычками и

10 пароотбойниками, над кромками отбортовок 11, препятствует провалу жидкости при минимальных величинах пульсирующего парового потока. Таким образом, совместное взаимодействие пластин 7, перемычек 12, кольцевых и клиновидных щелей 13. 13 с

1 колеблющимися потоками пара и жидкости приводит к увеличению площади контакта фаз, к улучшению структуры >штоков пара и жидкости.

При внезапном вскипании кубовой жид20 кости в нижней части куба колонны или продувках паром линии циркуляции кубовой жидкости мгновенно образуются большие потоки, увлекающие с собой жидкость. Однако перфорированные пластины 7 последовательно распределяют потоки по сечению аппара>а, причем отбортованные вверх длинные края 18 прорезей 17 при больших потоках придают парожидкостной смеси вращательное движение, в результате жидкость отбрасывается к стенкам колонны и предотвраgp щаются сосредоточенные удары ni> центральной части нижней плоскости тарелки 14.

Вследствие возрастания давления нара гидрозатворы 16, которые в нормальных условиях работы закрыты для парового потока, опорожняются и через вертикальные трубы

35 15 избыточная часть парового ш>тока последовательно перепускается в межтарельчатое пространство вышележащих тарелок. Таким образом, удается допо.чнительн<> умеnbшить максимальные механические nа>рузки

40 на нижние тарелки, демпфируя гидравлические удары, и предотвратить деформации и разрушения. Диапазон изменения нагрузок аппарата по жидкости и пару соответственно составляет 0,3 — 30 м /м ч и 0,2 2,5 м/с „г/ з

45 Предлагаемое соотношение высоты образуемой кольцевой шечи (l) к диаметру отверстия (d) выбрано из следуюгцих соображений. При увеличении отношения 1/г(0,4 существенно снижается эффективность ап50 парата вследствие проскока пара на вышележащую тарелку без контакта с жидкостью и КПД становится меньше> 20 /о.

1lри уменьшении I/d<0,1 существенно возрастает гидравлическое сопротивление чарелок (ЬР) и вследствие этого умень>пается ото носительный параметр эффективносч и аппарата КПД/ЬР, что в условиях вакуумной ректификации сопровождается увеличением температуры куба и увеличением разложе1517! >

5 ния продукта. Кроме того, при соотношении

I/d <0,1 увеличиваются механические разрушения и забивки кольцевых щелей.

Таким образом, запредельные значения величины соотношения I/d предлагаемого инт«рвала приводят к снижению эффективно«ти работы аппарата, т. е, КПД/а P существенно уменьшается.

Формула изобретения

I. Г!л Ho <иый массотеплообменный аппарат, включающий вертикальный кори «го штуцерами для подвода и отвода пара и жидкости, горизонтальные тарелки с отверстиями, с расположенными над ними пароо - !5 бойниками, которые жестко связаны с полотном тарелки перемычками, образующими клиновидные и кольцевые щели, отличаяи<ийся тем, что, с целью повышения эффективности работы аппарата для вакуумной ректификации нетермостабильных и высококипящих смесей при нестабильных режимах за счет увеличения площади контакта фаз, улучшения структуры потоков пара и жид7Л ь кости и предотвращения разрушений и д«формации тарелок, он снабжен расположенными над штуцерами подвода пара и вывода кубовой жидкости перфорированными п.па«тинами, а перемычки установлены межд центральными частями пароотбойников и верхними кромками отбортовок отверстий, при том, что клиновидные щели расположены над кромками отбортовок, соотношение образуемой кольцевой щели между верхними кромками отбортовок и пароотбойниками к диаметру отверстий составляет 0,1—

0.4.

2. Аппарат по и. 1, отличающийся т<. и, что перфорация пластин выполнена в виде треугольных радиально расположенных прорезей, причем край длинной стороны проре:<и отбортован вверх.

3. Аппарат по пп. и 2, orëà÷àþùèéñí т«м, что нижние тарелки и перфорированны« пластины аппарата в центральной части снабжены вертикальными трубами, при этом верхние торцы труб установлены на уровне пароотбойников, а нижние — - под полотном тарелок и снабжены гидрозатворами.

151 i973

75 15

8ид В

16

/ г (}

1 !

12 Я