Тепломассообменный аппарат

 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, например абсорбции, ректификация, отпарки и др, используемых в химической , нефтехимической, нефтеперерабатывающей и смежных с ними отраслями промышленности и позволяет интенсифицировать процесс тепломассопереноса за счет увеличения и обновления межфазной поверхности. Тепломассообменный аппарат включает корпус, снабженный по высоте тарелками с переливными устройствами, под одной из которых установлены желоба с размещенными в них распределителями в виде перфорированных труб с торцовой заглушкой, объединенных в коллектор, каждая заглушка имеет перфорацию, при этом перфорация выполнена в виде отверстия, расположенного в центре заглушки. Целесообразно выполнить отверстия заглушки по окружности, а также в форме сегмента. Кроме того, торцовую заглушку целесообразно устанавливать внутри каждой перфорированной трубы на расстоянии от свободного конца и снабжать аппарат камерой, расположенной под переливным устройством, к боковой стенке которой торцами прикреплены желоба, при этом боковая стенка камеры имеет перфорацию в виде отверстия, ось которого совмещена с продольной осью распределителя, а сама камера снабжена распределительным устройством. 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (И) Щ) В 01 D 53/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР t (21) 4644198/23-26 (22) 30. 12.88 (46) 07.08.90. Вюп. и 29 (71) Московский институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов химической промышленности (72) А.Г.Рыбинский, A.Г,Гусейнов и P.À.Êåðèìîâ (53) 66.071.7.05 (088.8) .(56) Стабников В.Н..и др. Процессы и аппараты пищевых производств.

М.: Пищевая промышленность, 1974, с.222-225.

Авторское свидетельство СССР

Р 944597, кл. В 01 D 3/30, 1982. (54) TEIUIOHACCOOHMEHHbN АППАРАТ (57) Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, например абсорбции, ректификации, отпарки и др., используемых в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и смежных с ними от» раслями промышленности и позволяет интенсифицировать процесс тепломассопереноса за счет увеличения и обновлеИзобретение относится к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, таких как абсорбция, ректификация, отпарка и др., используемых в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и смежных с ними отраслях промышленности.

Цель изобретения — интенсификация процесса тепломассопереноса за счет

2 ния межфаз ной поверхности. Тепломассообменный аппарат включает корпус, снабженный по высоте тарелками с переливными устройствами; под одной из которых установлены желоба с размещенными в них распределителями в виде перфорированных труб с торцовой заглушкой, объединенных в коллектор, каждая заглушка имеет перфорацию, при этом перфорация выполнена в виде отверстия, расположенного в центре заглушки. Целесообразно выполнить отверстия заглушки по окружности,. а также в форме сегмента. Кроме того, торцовую заглушку целесообразно. устанавливать внутри каждой перфорированной трубы на расстоянии от свободного конца и снабжать аппарат камерой расположенной под переливным устройством, к боковой стенке которой торцами прикреплены желоба, при этом боковая стенка камеры имеет перфорацию в виде отверстия, ось которого совмещена с продольной осью распределителя, а сама камера снабжена распределительным устройством. 8 з.п. ф-лы. 15 ил, 1 увеличения и обновления межфазной поверхности.

На фиг.1 показан тепломассообменный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 — расположение свободного конца распределителя относительно стенки переливного устройства; на фиг.3 расположение заглушки внутри перфорированной трубы на расстоянии от ее а

1583153 свободного конца; на фиг,4 — выполнение перфорации в виде отверстий, расположенных по окружности в заглушке; на фиг,5 - свободный конец распределителя; на фиг.6 — тепломассообменный аппарат, снабженный камерой, продольный разрез; на фиг.7 — расположение распределителя относительно боковой стенки камеры; на фиг,8 - распрe- 1О делитель с перфорацией в заглушке в виде сегмента, продольный разрез; на фиг.9 — вид А на фиг.8; на фиг.10— профиль желоба с наклоннЫми пластинами; на фиг ° 11 — разрез Б-Б на фиг.6; на фиг.12 — узел ввода жидкости на перфорированную боковую стенку камеры; на фиг.13 — расположение отверстия в боковой стенке камеры относительно продольной оси распределителя; 20 на фиг.i4 — вариант выполнения узла ввода газа (пара) иэ камеры в слой жидкости; на фиг.15 — аппарат с двухсливными тарелками, продольный разрез. ! Тепломассообменный аппарат включа- 25 ет корпус 1, внутри которого установлены тарелки 2 с переливными устройствами 3 и 4, В стенке 5 переливного устройства одной из тарелок выполнены щели 6 и присоединены желоба 7 с тор- 3О цовой стенкой 8.

Внутри желобов 7 размещены распределители 9 пара (гаэа), закрытые с одной стороны заглушкой 10 с перфора" цией 11. Боковая поверхность распределителей снабжена отверстием 12. Отк— рытые концы распределителей 9 объединены в коллектор 13, соединенный с патрубком 14 для ввода пара (газа), Перфорация в заглУшке 10 выполняет-4О ся в виде отверстий 15, размещенных по окружности (фиг.2 и 4), а сама заглушка 10 установлена на некотором расстоянии от свободного конца распределителя 9 с образованием камеры 16 смешения, при этом боковая поверхность ее снабжена щелями 17.

Переливное устройство 4 снабжено днищем 18, совпадающим по уровню с днищем желобов 7, разделенных поперечными перегородками 19 и 20, таким образом, что.между нижним торцом (ббрезом) перегородки 19 и днищем желоба

7 образован зазор 21 для прохода жидкости, 55

Под переливным устройством 4 раз-. мещена камера 22, образованная днищем

18 переливного устройства 4, боковой стенкой 23 и горизонтальной перегородкой 24, совпадающей по уровню расположения с днищем желобов 7. Корпус 1 снабжен патрубком 25 для ввода газа (пара) в камеру 22, Боковая стенка 23 снабжена перегородкой в виде отверстия 26 и затворной перегородкой 27.

Отверстие (щель) 28 для выхода газа (пара) из камеры 22 выполнено в нижней ее части, а перфорация в заглушке 10 распределителя 9 выполнена в форме сегмента 29.

Верхние части 30 желобов 7 выполнены отогнутыми наружу (фиг,10) ° параллельно которым и с некоторым перекрытием установлены наклонные пластины 3 1. Иежду стенкой 5 переливного устройства 4 и затворной перегородкой

27 образован канал 32 для прохода жидкости в РаспределитеЛьное устройство 33 для жидкости, образованное перегородкой 34, установленное с зазором 35 относительно затворной перегородки 27. Боковая стенка 23 камеры 22 выполнена перфорированной 36.

Перфорация в боковой стенке 23 выполнена в виде щели 37, образованной нижним торцом стенки 23 и перегород-.кой 24. Для создания гидрозатвора в камере 22 служит затворная планка 38.

Для конструкции двухсливных тарелок коллектор 39 установлен в центре корпуса 1, и к нему подсоединены распределители 9, размещенные в желобах 7, а сами желоба подсоединены к своей камере 40 или 4 1. Для подвода газа (пара) в камеры 40 и 4 1 предназначены патрубки 42 и 43, Тепломассообмедный аппарат работает следующим образом.

Жидкость, поступающая на тарелку 2 из переливного устройства 3, взаимодействует с газом (паром) на основании тарелки, после чего она стекает в переливное устройство 4. Из- переливного устройства 4 жидкость через щель 6 поступает в желоба 7.

Газ (пар) в корпус 1 тепломассообменного аппарата поступает через патрубок 14 или патрубки 42 и 43.

В первом случае, когда газ (пар) поступает через патрубок 14, он, пройдя коллектор 13, попадает в распределители 9, откуда через отверстия

12 и перфорацию 11 внедряется в слой жидкости, находящейся в желобах 7.

В распределителе 9 газовый (паровой) поток делится на части, одна из кото83153

Газ (пар) из камеры, пройдя перфоg5 рацию 36 в стенке 23, пронизывает тонкую пленку жидкости, и в этом случае осуществляется интенсивный процесс массопереноса (фиг,12). После этого жидкость стекает в желоба 7

59 для дальнейшей обработки газом (паром) .

5 15

pbrx внедряется в слой жидкости через отверстия 12, а другая часть выходит из перфорации 11 и движется в горизонтальном направлении в сторону стенки 5 переливного устройства 4, захватывая часть жидкости, Находящейся в желобах 7. Дойдя до стенки 5, этот гаэожидкостной поток ударяется о нее, происходит его дробление, обновление межфазной поверхности и сепарация двухфазного потока. Газовая (паровая) фаза уходит наверх для контактирования с жидкостью на тарелке

2. В том случае, когда перфорация в заглушках 10 выполнена в виде отверстий 15, расположенных по окру кности (фиг.2), то образуется кольцевой поток газовых (паровых) струй, движущихся в сторону стенки 5. Жидкость поступает вовнутрь этого кольцевого потока между движущимися стру-. ями. Образовавшийся двухфазный кольцевой поток, достигнув стенки 5, ударяется о нее, в момент удара происходит интенсивный процесс массопереноса за счет обновления межфаэной поверхности. После сепарации двухфазного потока газ (пар) уходит на вышележащую тарелку, а жидкость движется в сторону поперечной перегородки 20, и, дойдя до нее, переливается через верхний ее торец, поступая в соседнюю секцию.

В первой секции желобов 7 жидкость за счет воздействия газового (парового) потока, выходящего из перфорации

11, движется с большей скоростью, что увеличивает турбулентность потока, при этом на него воздействуют газовые (паровые) струи, выходящие из отверс гий 12, эа счет чего интенсифицируется процесс в первой секции по ходу движения жидкости в желобах 7.

Расположение заглушки 10 внутри распределителя на некотором расстоянии от свободного торца трубы 9 с образованием камеры 16 смешения, куда жидкость дополнительно поступает через щели 17, обеспечивает улучшение . условий образования направленного двухфазного потока.

Жидкость, находящаяся в желобах 7, перетекает из секции через верхние торцы поперечных перегородок 20 или через зазоры 21, образованные нижним торцом перегородок 19 и днищем желоба

7. При движении жидкости в желобе происходит взаимодействие ее с газовыми (паровыми) струями выходящими из отверстий 12 распределителей 9.

Достигнув торцовой стенки 8, жидкость переливается через верхний ее торец и направляется в кубовую часть аппарата или на нижележащую тарелку.

При определенных режимах работы аппарата возможен провал жидкости на тарелках, Предполагается, что провалившаяся жидкость с тарелок 2 собирается наклонными пластинами 31 и отогнутыми боковыми стенками 30 наружу желобов 7. Собранная жидкость контактирует с газом (паром), внося свой вклад в интенсификацию процесса.

Для интенсификации процесса тепломассопереноса в аппарате установлена камера 22, в которую газ (пар) посту-.

20 пает через патрубок 25. Иэ камеры 22 через отверстие 26 или щель 28 газ (пар) вступает в контакт с газо-парожидкостным потоком, движущимся в нап-, равлении от заглушки 10 в сторону

25 боковой стенки 23, при этом происходит их соударение, сопровождающееся образованием новой межфазной поверхности, и приводящее к интенсификации процесса тепломассопереноса.

Соударение потоков возможно в противотоке (фиг.6, 13 и 14) или в перекрестном токе (фиг.7).

При наличии камеры 22 жидкость в желоба 7 поступает, переливаясь через

35 верхний торец затворной планки 27

l а для повышения равномерности распределения жидкости по длине боковой .стенки 23 служит распределительное устройство 33, из которого жидкость

® в виде тонкой пленки через зазор 35 стекает на перфорированную стенку 36 камеры.

Для интенсификации процесса тепломассопереноса ось отверстия 26 в стен-. ке 23 совмещают с продольной осью распределителя 7, что позволяет направить часть жидкости с газом (паром), вытекающим из отверстия 26, в центр камеры t6 смешения, где жидкость всту1583153 пает в контакт с новой (свежей) порцией газа (пара), выходящей иэ отверстий 15 (фиг.13).

При наличии в аппарате двухсливных тарелок (фиг. 15) в корпусе 1 установлены две камеры 40 и 41, к которым

Присоединены желоба 7 с распределителями 9, объединенными в коллектор 39.

1"аз (пар) одним потоком поступает в коллектор через патрубок .(не показан) и другим через патрубки 42 и 43. Процесс взаимодействия в таком устройстве аналогичен, описанному выше.

Процесс тепломассопереноса интенсифицируется за счет обновления и увеличения межфазной поверхности в результате новой организации взаимодействия потоков контактирующих фаз.

Формула изобретения 2ц

1. Тепломассообменный аппарат, включающий корпус, снабженный по высоте тарелками и переливными устройствами, под одной из которых установ- >5 лены желоба с размещенными в них распределителями в виде перфорированных труб с торцовой заглушкой и объединенI ных в коллектор, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью интенсификации 30 процесса тепломассопереноса за счет увеличения и обновления межфазной поверхности, каждая заглушка имеет перфорацию.

2. Аппарат по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что перфорация выполнена в вице отверстия, расположенного в центре заглушки.

3. Аппарат по п.i, о т л и ч а— ю шийся тем, что перфорация в виде отверстий выполнена по окружности, 4. Аппарат по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что перфорация выполнена в форме сегмента.

5. Аппарат по пп.1-4, о т л и — ., ч а ю шийся тем, что тбрцовая заглушка установлена внутри каждой перфорированной трубы на расстоянии от свободного конца. б. Аппарат по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что он снабжен камерой, расположенной под переливным устройством, к боковой стенке которой торцами прикреплены желоба.

7. Аппарат по п,б, о т л и ч а ю шийся тем, что боковая стенка камеры имеет перфорацию. !

8. Аппарат по п.7, о т л и ч а— ю шийся тем, что перфорация в боковой .стенке камеры выполнена в виде отверстия, ось которого совмещена с продольной осью распределителя.

9. Аппарат по пп.6-8, о т л и— ч а ю шийся тем, что камера снабжена распределительным устройством, 1583153

1583153

29

Cèã. 8

РиРА

25 фиг, Я

1583153

7 фиг. ЛУ фиг. 1Ф

Фиг 15

Составитель Г.Урусова

Редактор В,Бугренкова Техред Л.Олийнык Корректор И.Муска

Заказ 2216 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101