Секционирующая перегородка для массообменных аппаратов

 

Изобретение относится к конструкциям колонных аппаратов и может найти применение в гидрометаллургии, химической и других отраслях промышленности при осуществлении противоточных массообменных процессов в системе жидкость - твердое тело, таких как промывка зернистых материалов, осаждение кристаллов из растворов и др Цель изобретения - повышение эффективности массообмена путем уменьшения продольного перемешивания фаз. Поставленная цель достигается тем, что в секционирующей перегородке , содержащей коаксиальные кольца с прикрепленными к ним радиальными наклонными пластинами, последние снабжены изогнутыми элементами, причем верхние и нижние края пластин отогнуты в противоположных направлениях, а ширина отогнутых краев пластин равномерно увеличивается от центра к периферии. Указанная цель достигается также тем, что ширина верхних отогнутых краев пластин увеличивается на 0,3-0,4, ширина нижних краев пластин - на 0,1-0,2 от ширины пластины, а отогнутые края пластин снабжены радиальными перфорациями с направляющими козырьками. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.,1 табл (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 0 3/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ 4

Ф.

4 (21) 4876978/26 (22) 03.09.90 (46) 15.07.92. Бюл. М 26 (71) Всесоюзный научно- исследовательский институт химической технологии и Производственное объединение "Южный полиметаллический комбинат" (72) И,П.Агалаков, А.А,Буланов, Е.И.Короленко, M.Ï.Ïåòðîâ, В.П.Стругов, В.Н.Сухоруков.

В.Г..Чибисов, В.К.Щудро и И.А.Якубович (53) 66.048,375 (088.8) (56) Патент Великобритании

N. 1342512, кл. В Oi 0 3/22, 1974, Авторское свидетельство СССР

N 1313474, кл. В 01 О 3/30. 1984, Авторское свидетельство СССР

N. 1064964, кл. В 01 О 3/30. 1983. (54) СЕКЦИОНИРУЮЩАЯ ПЕРЕГОРОДКА

ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ (57) Изобретение относится к конструкциям колонных аппаратов и может найти применение в гидрометаллургии, химической и

Изобретение относится к конструкциям колонных аппаратов и может найти применение в гидрометаллургии, химической и других отраслях промышленности при осуществлении противоточных массообменных процессов в системе жидкость — твердое тело, таких как промывка зернистых материалов, осаждение кристаллов из растворов и др.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса путем уменьшения продольного перемешивания фаз. Ы,, 1747117 А1 других отраслях промышленности при осуществлении противоточных массообменных процессов в системе жидкость — твердое тело, таких как промывка зернистых материалов, осаждение кристаллов иэ растворов и др.

Цель изобретения — повышение эффективности массообмена путем уменьшения продольного перемешивания фаз. Поставленная цель достигается тем. что в секционирующей перегородке, содержащей коаксиальные кольца с прикрепленными к ним радиальными наклонными пластинами, последние снабжены изогнутыми элементами, причем верхние и нижние края пластин отогнуты в противоположных направлениях, а ширина отогнутых краев пластин равномерно увеличивается от центра к периферии. Указанная цель достигается также тем, что ширина верхних отогнутых краев пластин увеличивается на 0,3-0,4, ширина нижних краев пластин — на 0;1-0,2 от ширины пластины, а отогнутые края пластин снабжены радиальными перфорациями с направляющими козырьками. 2 э.п. ф-лы, 3 ил.,1 табл.

На фиг.1 показана секционирующая перегородка, общий вид; на фиг.2 — пластина перегородки; на фиг.3 — пример выполнения пластины перегородки, отогнутые края которой снабжены радиальными перфорациями с направляющими козырьками.

Секционирующая перегородка для массообменных колонных аппаратов состоит из коаксиальных колец 1 с прикрепленными к ним радиальными наклонными пластинами

2. Пластины снабжены изогнутыми элемен1747117

4 вующих фаз на струи. Пройдя через секци- 45 онирующие перегородки, дисперсная фаза выгружается из нижней части аппарата, а промывной раствор выводится через переливной карман в верхней части колонны.

Снабжение наклонных пластин изогнутыми элементами усиливает эффект накопления и отклонения от вертикали осадка, что увеличивает время контактирования сплошной и дисперсной фвз и в значительной степени снижает нежелательное явление продольного перемешивания. Повышению эффективности процесса способствует противоположное направление изгиба элементами 3. Верхние 4 и нижние 5 края наклонных пластин отогнуты в противоположных направлениях и имеют различную ширину.

В некоторых случаях отогнутые края пластин снабжены радиальными перфорациями с направляющими козырьками 6.

Массообменный аппарат, снабженный предлагаемыми секционирующими перегородками, работает следующим образом.

Исходный материал в виде пульпы подается в верхнюю часть аппарата колонного типа, снизу подается жидкая фаза (промывной или технологический раствор). Оседающие твердые частицы. попадая на поверхность наклонных пластин, изменяют направление своего движения с вертикального на угол 1800-. а (где а — угол наклона пластин к горизонту) и дополнительно:изогнутыми элементами отклоняются к центру или периферии аппарата. Увеличение ширины отогнутых краев пластин от центра к периферии способствует . равномерному распределению дисперсной фазы по сечению аппарата на определенном уровне и прохождению твердых частиц в виде наклонных слоев различной толщины по высоте аппарата (при создании подвижного вертикального взвешенного слоя) в нижнюю часть колонны.

Часть твердой фазы попадает на верхние отогнутые края наклонных пластин и отклоняется от вертикали на угол, равный 180 —

;В (где jt — угол наклона отогнутых краев пластин к горизонту). После сползания твердых частиц по наклонной поверхности пластин они дополнительно отклоняются в поперечном направлении за счет наличия нижних отогнутых краев пластин. Снабжение отогнутых краев пластин радиальными перфорациями с напрвляющими козырьками (ориентированными в верхних и нижних краях пластин в различные стороны — от периферии к центру и наоборот) позволяет дополнительно отклонить часть потока и приводит к дроблению слоев взаимодейст5

40 тов на соседних пластинах (если на одной пластине элементы изогнуты к центру, то на соседней — к периферии перегородки). Наиболее благоприятной для эффективного взаимодействия фаз является такая форма изгиба пластин, при которой происходит относительное торможение потока твердых веществ, Это наблюдается в тех случаях, когда кромки изогнутых элементов представляют в плане кривые типа гиперболы п порядка (-1 < и < О), кубической параболы и т,п.

Выполнение краев пластин, имеющих меньший угол наклона к горизонтали по сравнению с углом наклона. самих пластин, позволяет значительно повысить ее эффективность. Увеличение ширины верхних и нижних отогнутых краев пластин от центра к периферии способствует созданию массообменного контактного устройства с практически одинаковым гидравлическим сопротивлением на любом горизонтальном участке секционирующей перегородки, причем различное увеличение ширины верхних и нижних краев пластин (ширина верхних краев пластин увеличивается на 0,3 — 0,4, а нижних — на 0,1 — 0,2 от ширины наклонной пластины) позволяет создать как бы два уровня на поверхности контактной тарелки с неодинаковым гидравлическим сопротивлением, Верхний уровень секционирующей перегородки характеризуется повышенным (за счет более полного перекрытия одной наклонной пластины другой), а нижний — пониженным гидравлическим сопротивлением, что создает предпосылки для перераспределения потоков взаимодействующих фаэ и снижения продольного перемешивания. Возможно такое выполнение пластин, при котором их ширина (без отогнутых краев) равномерно увеличивается от центра к периферии (при этом за Ь принимается максимальная ширина пластины).

При увеличении ширины верхних краев пластин менее, чем на 0,3 ширины пластины (Ь), и одновременном увеличении ширины нижних отогнутых краев менее, чем на 0,1 от ширины пластины, увеличивается продольное перемешивание и снижается эффективность массообменного процесса, а п.ри увеличении ширины верхних краев пластин более, чем на 0,4 от ширины пластины и одновременном увеличении нижних краев более, чем на 0,2 от ширины пластины, эффективность массообмена уменьшается за счет каналообразования, Снабжение отогнутых краев пластин радиальными перфорациями с козырьками, направленными в верхних Отогнутых краях

1747117 пластин от центра к периферии, а в нижних краях — от периферии к центру (или наоборот), позволяет дополнительно изменять направление движения части потока, что приводит к соударению потоков взаимодействующих фаз и увеличению времени их конта ктирования;

Таким образом, перечисленные особенности предлагаемой секционирующей перегородки позволяют повысить эффективность массообменного процесса путем увеличения времени контакта фаз и уменьшения продольного перемешивания.

Пример. В колонном аппарате диаметром 0,2 м и высотой 2,8 м производилась отмывка кристаллов кремнефторида натрия

NagSlF6(K©H) От.растворенногофосфора. В первой серии опытов колонна секционировалась контактными устройствами, во второй серии опытов — предлагаемыми перегородками. Расстояние между тарелками 60 мм; ширина наклонных пластин 30 мм; ширина (наибольшая) верхних отогнутых краев 12 мм, нижних — 6 мм.

Исходная пульпа характеризовалась следующими показателями: Ж:Т 1:1-2 5; плотность 1730 — 1860 кг/м; содержание

PzOs 72,2-79,5 г/дм .

Методика экспериментов состояла в следующем.

Исходная пульпа кристаллов с определенным расходом подавалась в верхнюю часть колонного аппарата, снизу через ротэметр поступала вода. Кристаллический продукт, многократно контактируя с промывной жидкостью на поверхности секционирующих перегородок, сгущался в нижней части аппарата и выводился из процесса.

Промывной раствор с растворенным фосфором через переливной карман удалялся из верхней части аппарата. Столбу пульпы в колонне сообщались возвратно поступательные колебательные движения с помощью пульсатора (частота колебаний 0,5 с, амплитуда 15 мм).

Результаты экспериментов представлены в таблице.

Как видно из результатов эксперимен5 тов, при оснащении аппаратов колонного типа предлагаемыми секционирующими перегородками содержание Pz05 в промытых кристаллах КФН снижается в 1,9 — 2,9 раза, эффективность массообменного процесса

10 промывки увеличивается на 1,3 — 1,9 . Предлагаемое соотношение величин увеличения ширины отогнутых краев пластин приводит к повышению эффективности процесса при отношении диаметра перегОродки к ширине

15 пластины 6-12, количестве пластин в перегородке от 12 до 24 и угле их наклона 30-40О.

Формула изобретения

1, Секционирующая перегородка для

20 массообменных аппаратов, содержащая коаксиальные кольца с прикрепленными к ним радиальными наклонными пластинами. о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности процеса путем уменьшения

25 продольного перемешивания фэз, наклонные пластины снабжены изогнутыми элементами, при этом верхние и нижние края пластин изогнуты в противоположных направлениях, а ширина отогнутых краев пластин вы30 полнена равномерно увеличивающейся от центра к периферии.

2. Перегородка по п.1, о т л и ч э ю щ а яс я тем, что ширина верхних отогнутых краев пластин равна 0,3-0,4 ширины пластины, 35 э ширина нижних краев пластин равна 0,10,2 ширины пластины.

З..Перегородка по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ э я с я тем, что отогнутые края пластин выполнены с радиальными перфорациями с

40 направляющими козырьками.

1747117 . Составитель А.Буланов

Редактор А.Лежнина Техред М.Моргентал Корректор Т,Палий

Заказ 2455 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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