Массообменный аппарат

 

Изобретение относится к массообменным аппаратам Цель изобретения - обеспечение регулирования массообменного процесса и расширение функциональных возможностей аппарата. Массообменный аппарат, состоящий из корпуса с расположенными по высоте контактными ступенями, каждая из которых включает тарелку, выполненную в виде опрокинутого усеченного конуса, к вершине которого присоединена расширяющаяся к низу горловины, а центральный патрубок размещен над тарелкой с зазором относительно вершины конуса и снабжен сепарационным устройством , расположенным на его верхнем конце, а также перетоков, штуцеров для ввода в аппарат и вывода из аппарата газовой и твердой фаз Горловина каждой контактной ступени (кроме нижней) снабжена коллектором со штуцерами для подвода газа и вывода твердой фазы. Наличие в аппарате данных коллекторов, а также перетоков , снабженных выносными регулирующими клапанами и байпасными линиями , штуцера для отвода газовой фазы, установленного в верхней части как-- . дои контактной ступени и соединенного через выносное теплообменное устройство с входным штуцером для подвода газа коллектора вышележащей контактной ступени, способствует обеспечению гибкого регулирования массообменного процесса, автономной работе каждой контактной ступени и расширению функциональных возможностей всего аппарата,, 1 з0п„ ф-лы, 1 ил„ SS (/ --J 1чЭ Јь СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2

09) (11) (51) 5 В 01 П 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Я

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 339293 (21) 4822720/26 (22) 03.05„90 (46) 07.04,92. Бюл, ¹ 13 (71) Новополоцкий политехнический институт им. Ленинского комсомола

Белоруссии (72) Л.Н. Панков, А,Е. Ельшин и В.Д. Лукин (53) 66.015.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 339293, кл. В 01 D 3/32, 1975, (54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к массообменным аппаратам. Цель изобретения— обеспечение регулирования массообменного процесса и расширение функциональных возможностей аппарата.

Массообменный аппарат, состоящий из корпуса с расположенными по высоте контактными ступенями, каждая из которых включает тарелку, выполненную в виде опрокинутого усеченного конуса, к вершине которого присоединена расширяющаяся к низу горловины, а центИзобретение относится к аппаратам, предназначенным для проведения массообменных процессов в системе газ ч твердое тело, и является усовершенствованием изобретения по авт.св, ¹- 339293.

Известен массообменный аппарат, состоящий из корпуса с расположенными по его высоте контактными ступенями, ральный патрубок размещен над тарелкой с зазором относительно вершины конуса и снабжен сепарационным устройством, расположенным на его верхнем конце, а также перетоков, штуцеров для ввода в аппарат и вывода из аппарата газовой и твердой фаз. Горловина каждой контактной ступени (кроме нижней) снабжена коллектором со штуцерами для подвода газа и вывода твердой фазы. Наличие в аппарате данных коллекторов, а также перетоков, снабженных выносными регулирующими клапанами и байпасными линиями, штуцера для отвода газовой фазы, установленного в верхней части каж- - . дой контактной ступени и соединенного через выносное теплообменное устройство с входным штуцером для подвода газа коллектора вышележащей контактной ступени, способствует о6еспечению гибкого регулирования массообменного процесса, автономной работе каждой контактной ступени и расширению функциональных возможностей всего аппарата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил„ каждая из которых включает тарелку, выполненную в виде опрокинутого усе1ченного конуса, к вершине которого присоединен расширяющийся к низу патрубок (горловина), а центральный контактный патрубок размещен над тарелкой с зазором относительно вершины конуса и снабжен сепарационным устройством, расположенным на его верх1724301 нем конце„ перетоков, а также штуцеров для ввода в аппарат и вывода иэ аппарата газового потока и твердой фазы.

Недостатки массообменного аппарата следующие: невозможность гибкого регулирования времени пребывания в аппарате твердой и газообразной фаз, так как перетоки выполнены с постоянным сечением, а газовая фаза может быть выведена из аппарата только .после последовательного прохождения всех контактных ступеней. Указанная конструкция не позволяет осуществлять в одном 15 аппарате массообменный процесс и регенерацию отработанной твердой фазы (адсорбента, катализатора), что удорожает эксплуатацию аппарата и требует установки дополнительного оборудо- >О вания. В аппарате не обеспечивается . регулирование теплового режима процесса,в результате снижается эффективность массообмена, например, из-за повышения температуры вследствие вы- 25 деления тепла при адсорбции или катализе. Аппарат не обеспечивает контактирование твердой фазы с несколькими различными по свойству или составу газообразными средами. Невозможен 10 ремонт или чистка отдельных контактных ступеней массообменного аппарата без полной остановки.

Целью изобретения является обеспечение регулирования массообменного процесса и расширение функциональных возможностей аппарата, обеспечение автономной работы каждой контактной ступени.

В массообменном аппарате, состоя- 4О щем из корпуса с расположенными по высоте контактными ступенями, каждая из которых включает тарелку, выполненную в виде опрокинутого усеченного конуса, к вершине которого присое- 45 динена расширяющаяся к низу горловина, а центральный патрубок размещен над тарелкой с зазором относительно вершины конуса и снабжен сепарационным устройством, расположенным на его 5 верхнем конце, перетоков, штуцеров для ввода в аппарат и вывода из аппарата газовой и твердой фаз, горловина каждой терелки, кроме нижней, снабжена коллектором со штуцерами для подвода 55 газа и вывода твердой фазы, перетоки выполнены выносными и снабжены регулирующими клапанами, а каждая контактная ступень снабжена выносным теплообменным устройством и дополнитель:ным штуцером для отвода газовой фазы, соединенным с входом теплообменника, выход которого соединен.со штуцером коллектора для подвода газа вышележащей контактной ступени. Причем перетоки снабжены байпасными линиями с регулирующими клапанами.

Установка под горловиной тарелки каждой контактной ступени коллектора со штуцерами подвода газа и вывода твердой фазы и в верхней части каждой контактной ступени дополнительного штуцера для отвода газа позволяет обеспечивать независимое регулирование расхода газовой фазы в каждой из контактных ступеней, при необходимости отбирать гаэ из любой контактной ступени массообменного аппарата; обеспечивать контактирование или обработку твердой фазы различными по свойству или составу газообразными средами в одном аппарате, что позволяет каждой контактной ступени работать в автономном режиме по газовой фазе. Кроме того, в одном аппарате может осуществляться массообменный процесс и регенерация обработанной твердой фазы (адсорбента, катализатора), что не требует дополнительной установки оборудования и позволяет организовать замкнутый непрерывный процесс.по твердой фазе. Например, в верхних контактных ступенях аппарата ведется массообменный процесс в системе газ — твердое, а в нижних— регенерация твердой фазы в токе инертного газа или водяного пара с последующим возвратом в верхнюю контактную ступень.

Наличие штуцера ввода газа в коллекторе и дополнительного штуцера в верхней части контактной ступени для ввода газа, а также установка выносных теплообменных устройств обеспечивают регулирование теплового режима процесса в каждой из контактных ступеней.

Наличие коллектора, выполненного с наклонным днищем, позволяет при . остановке аппарата вывести твердую фазу из каждой контактной ступени через штуцер вывода твердой фазы, исключая тем самым образование пробок, что может иметь место в известном аппарате, когда вся твердая фаза удаляется из нижней части аппарата

1724301 при последовательном ссыпании ее с тарелки на тарелку, Снабжение перетоков выносными регулирующими клапанами позволяет за счет регулирования расхода твердой фазы при ее перемещении с тарелки на тарелку обеспечить заданное время пребывания твердой фазы в каждой из контактных ступеней.

Установка байпасных линий на перетоках позволяет в случае выхода из строя одной из контактных ступеней за счет байпасирования потока твердой фазы в обход данной контактной ступени обеспечить ее полный выход из процесса для ремонта или чистки без остановки аппарата в целом или переключать данную контактную ступень на другие технологические операции (например, регенерация).

На чертеже приведена схема массоI обменного аппарата.

Иассообменнь»й аппарат состоит из корпуса 1, расположенных по его высоте тарелок 2 с присоединенными к их вершинам расширяющимися к низу горловинами 3, центральных патрубков 4 с сепарационными устройствами 5, коллек торов 6, расположенных под горловинами 3 и соединенньж с ними, при этом коллектора 6 снабжены штуцерами для подвода газа 7 и вывода твердой фазы

8, перетоков 9, снабженных регулирующими выносными клапанами 10, дополнительных штуцеров 11 в верхней части контактной ступени для атвода газовой Аазы, байпасньж линий 12 с регулирующими клапанами 13, а также выносных теплообменных устройств 11, штуцеров для подвода 15 и отвода 16 газовой Фазы из аппарата, штуцеров для ввода твердой фазы 17 и вывода ее 18 из аппарата.

Аппарат работает следующим образом.

Твердая фаза поступает на верхнюю тарелку через штуцер 17, движется самотеком по конической поверхности тарелки 2, через кольцевую щель, образованную нижним торцом контактного па» рубка 4 и поверхностью тарелки 2, проникает в пространство контактного патрубка 4, где подхватывается газовым потоком, подводимым через штуцер 7 коллектора 6. Пройдя зону контактного патрубка, твердая фаза и газ поступают в сепарационное устройство 5, где происходит разделение фаэ Из сепарационного устройства 5 твердая фаза под .действием центробежных сил тяжести падает на тарелку, а ее избыток вниз по перетоку 9 — на нижележащую тарелку. Для регулирования расхода твердой фазы, а следовательно, и времени пребывания на перетоках установлены регулирующие клапаны 10,.Таким образом, твердая фаза последовательно проходит все контактные ступени и по перетоку через штуцер 18 выводится из аппарата.

15 Газовый поток, пройдя сепарационное устройство 5 и освободившись от твердой фазы, выводится через дополнительный штуцер 11 или, последователь1но пройдя все контактные ступени, вы20,âîäèòñÿ из аппарата через штуцер 16.

При выводе газа через дополнительный штуцер 11 газ поступает в теплообменное устройство, а затем — на вход штуцера 7 вьппележащей контактной сту25 пени, При отключении в работе одной из контактных ступеней поток твердой фазы может с помощью байпасных линий

12 направлен в обход .отключенной кон30 тактной ступени. Для этого закрывается регулирующий клапан 10 в перетоке отключенной контактной ступени и аналогичный регулирующий клапан в нижележащей контактной ступени откры»

35 вается Регулирую»ций клапан 13 на байпасной линии 12 и на контактную ступень, остановленную на ремонт или осмотр, прекращается поступление твердой фазы без нарушения работы осталь4р ных контактных ступеней аппарата.

При этом отключаются соответственно штуцера данной контактной ступени

7 и. 11 для газового потока. Остатки ! тв ердой фазы ссыпаются из от ключе иной

45 контактной ступени через коллектор 6 и штуцер 8. При полной остановке аппарата твердая Aasa выводится из каждой контактной ступени аппарата таким же образом: через коллектор 6 и штуцер

5р 8 каждой контактной ступени. Благодаря этому обеспечивается гибкое регулирование процесса массообмена, расширяются функциональные возможности аппарата.

Формула изобретения

1. Иассообменный аппарат по авт. св. Р 339293, отличающийся

1724301

1 д !!

1

I у f !

1 Г

Составитель А. Панков

Техред А.Кравчук

Редактор И. Иулла

КорректорС. Иекмар

Заказ 1131 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета" по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101 тем, что, с целью обеспечения регулирования массообменного процесса и расширения функциональных возможнос тей аппарата, горловина каждой тарелки, кроме нижней, снабжена коллектором со штуцерами для подвода газа и вывода твердой фазы, перетоки выполнены выносными и снабжены регулиру- . ющими клапанами, а каждая контактная ступень снабжена выносным теплообменным устройством и дополнительным штуцером для отвода газовой фазы, соединенным с входом теплообменника, выход которого соединен со штуцером

5 коллектора для подвода газа вышележащей контактной ступени, 2. Аппарат по п, 1, отличаюшийся тем, что, с целью обеспечения автономной работы каждой контактной ступени, перетоки снабжены байпасными линиями с регулирующими клапанами.