Массообменный аппарат для обработки газо- (паро)жидкостных систем

 

Использование для осуществления процессов обмена между газовой (паровой) и жидкой фазами и может найти применение в процессах абсорбции, хемосорбции и ректификации. Сущность изобретения: аппарат содержит корпус, устройства для ввода и вывода фаз и беспереливные тарелки, установленные с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. Каждая тарелка снабжена фиксатором горизонтального положения и противовесом, причем противовесы соседних тарелок расположены на противоположных краях, а ось вращения тарелки смещена относительно центра тяжести в сторону ее более легкого края. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ps В 01 D3/22, 3/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! и

0л 4 (гд (21) 4889553/26 (22) 10,12.90 (46) 15.09.92. Бюл. N 34 (71) Казанский химико-технологический институт им. С.М.Кирова (72) С.Б,Азизов, Б.M,Àçèçîâ, М,И.Фарахов.

А.А. Стаханов, А. P Àë ьта пов и Ф. Г,Хайруллин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11336600775533, В 01 D 3/20,,1984.

Заявка Японии 56 — 37841.

В 01 D 3/22, 1981. (54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗО(ПАРО)ЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМ

Изобретение относится к контактным устройствам для осуществления процессов обмена между газовой (паровой) и жидкой фазами и может найти применение в процессах абсорбции. хемосорбции и ректификации.

Известен массообменный аппарат, по высоте которого размещены контактные ступени с переливными устройствами, состоящими из двух перфорированных по всей высоте коаксиа lbHQ расположенных цилиндров, один из которых (внутренний) тягами соединен с вертикальным приводом (штоком), проходящим через все тарелки и установленным с возможностью возвратнопоступательного движения. Высота внутреннего подвижного цилиндра на 0,5 шага перфораций меньше высоты наружного цилиндра, При перемещении привода происходит возвратно-поступательное движение внутреннего цилиндра и в результате дости,„Я )„„1761173 А1 (57) Использование: для осуществления процессов обмена между газовой (паровой) и жидкой фазами и может найти применеHèå в процессах абсорбции, хемосорбции и ректификации. Сущность изобретения; аппарат содержит корпус, устройства для ввода и вывода фаз и беспереливные тарелки, установленные с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. Каждая тарелка снабжена фиксатором горизонтального положения и противовесом, причем противовесы соседних тарелок расположены на противоположных краях, а ось вращения тарелки смещена относительно центра тяжести в сторону ее более легкого края. 2 ил. гается перекрытие или совпадение отверстий цилиндров. В первом случае жидкость находится на тарелках и обрабатывается газом или паром; во втором — происходит переток жидкости с тарелки на тарелку. Таким образом обеспечивается циклический режим работы аппарата.

Однако, использование этой конструкции может быть оправдано лишь в аппаратах небольшого диаметра и небольшой высоты, т.к. с увеличением габаритов аппарата ощутимо увеличивается металлоемкость конструкции. повышаются энергозатраты на перемещение штока. возрастает число уплотнительных устройств в местах прохождения штока через полотна тарелок, Кроме того. рассматриваемая конструкция не может быть использована для обработки жидкостей, содержащих твердые примеси или в тех случаях, когда в процессе межфазного взаимодействия твердая фаза

1761173

25

55 образуется (например в результате коксования, полимеризации и т.п.), ибо при этом происходит забивание зазора между цилиндрами и работа конструкции нарушается.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является массообменный аппарат с ситчатыми беспереливными тарелками, установленными с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. Для поворота тарелок вне аппарата по всей его высоте размещен вертикальный вал, соединенный с каждой тарелкой посредством конической зубчатой передачи и приводимый во вращение от электромотора, В работе аппарата различают два режима; режим барботажа, когда газ(пар) проходит через отверстия в тарелках и слой жидкости. находящийся на тарелках (жидкость при этом с тарелок не сливается) и режим слива жидкости, когда с помощью конических зубчатых передач тарелки переводятся в наклонное положение и происходит перелив жидкости с тарелки на тарелку. После этого тарелки вновь возвращаются в горизонтальное положение, начинается рабочий режим и т.д, Аппарат, однако, не лишен недостатков. Во-первых, можно отметить, что конструкция может быть рационально использована лишь в аппаратах небольшого диаметра с малым числом тарелок, ибо в противном случае конструкция неоправданно усложняется и становится весьма металлоемкой за счет увеличения габаритов вала и зубчатых колес, увеличения числа зубчатых передач, увеличения требуемой мощности электропривода. Следует иметь в виду и наличие большого числа отверстий, через которые должны проходить оси, соединяющие тарелки с коническими колесами и требующими надежных уплотнений для обеспечения герметичности аппарата. Кроме того, чтобы обеспечить поочередный поворот тарелок для перелива жидкости с тарелки на тарелку (очевидно, что при одновременном повороте аппарат выключается из работы), необходимо иметь зубчатые передачи с различными передаточными отношениями, а также обеспечить поворот соседних тарелок в разные стороны, Все это еще более усложняет конструкцию аппарата, значительно сужая область его эффективного использования.

Целью изобретения является снижение металлоемкости и расширение диапазона устойчивой работы аппарата.

На фиг, 1 представлен продольный разрез аппарата; на фиг, 2 — разрез по А — А фиг.

1, Аппарат состоит из заглушенного с обоих концов корпуса 1 и расположенных по его высоте тарелок 2, перекрывающих все сечение аппарата. Каждая тарелка снабжена добавочной массой 3, которая располагается на краю тарелки, причем расположение этой массы у соседних тарелок противоположно, т.е„если на первой тарелке масса расположена слева от аппарата, то на 2-й— справа, на 3-й — слева и т.д.

ТарелКи установлены с возможностью поворота и каждая из них имеет горизонтальную ось 4, смещенную относительно центра тяжести тарелки в сторону ее более легкого края.

Для удержания тарелок в горизонтальном положении аппарат снабжен фиксаторами 5. Подача газа в аппарат осуществляется через патрубок б, вывод— через патрубок 7; подача и вывод жидкости осуществляется через патрубки 8 и 9 сооТ ветственно.

Аппарат работает следующим образом, Газ или пар (пунктирные стрелки) подается в аппарат через патрубок б и, пройдя поочередно все тарелки, выводится через патрубок 7, На каждой тарелке газ (пар) контактирует с находящейся на ней жидкостью, чем и обеспечивается межфазный обмен теплом и массой. Жидкость (сплошные стрел ки) поступает в аппарат через патрубок 8 и накапливается на верхней тарелке.

По мере заполнения тарелки жидкостью меняется соотношение между силами, действующими на легкий и тяжелый края тарелки относительно горизонтальной оси 4: в определенный момент сила., действующая на легкий край становится преобладающей, и тарелка поворачивается вокруг оси 4, сливая жидкость на нижележащую тарел ку, (Положение тарелки при повороте показано пунктиром на фиг, 1). Та, в свою очередь, по мере накопления жидкости также поворачивается и подает жидкость на следующую тарелку и т.д. В конечном итоге, пройдя все тарелки, жидкость выводится из аппарата через патрубок 9.

Меняя величину добавочной массы на тарелках и величину смещения горизонтальных осей, нетрудно регулировать время нахождения жидкости на тарелке, т.е. добиваться требуемого времени межфазного контакта, Предлагаемая конструкция выгодно отличается от аналога простотой компоновки и меньшей металлоемкостью.

17б1 173

Проверка работоспособности аппарата проводилась на модели с внутренним диаметром 300 мм, изготовленной из оргстекла. Испытуемая конструкция имела 4 ситчатых тарелки, доля свободного сечения которых составляла 11,7%; расстояние между тарелками равнялось 350 мм. Величина добавочной массы на каждой тарелке менялась в процессе эксперимента от 50 г до 150 г. Испытания проводились на системе водавоздух; скорость газа в сечении аппарата составила от 0,18 до 1,25 м/с, а удельный расход жидкости от 1 до 4,5 кг/кг. Испытания показали устойчивую работу аппарата во всем исследуемом диапазоне нагрузок, подтвердив практическую целесообразность предлагаемой конструкции.

Формула изобретения

Массообменный аппарат для обработки газо(паро)жидкостных систем в циклическом режиме, содержащий корпус, 5 устройства для ввода и вывода фаз и беспереливные тарелки, установленные с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции снижения

10 металлоемкости и расширения диапазона устойчивой работы аппарата, каждая тарелка снабжена фиксатором горизонтального положения и противовесом, причем противовесы соседних тарелок установлены на

15 противоположных краях, а ось вращения тарелки смещена относительно центра тяжести в сторону ее более легкого края.

1761173

I z Z

40

Составитель С.Азизов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Юско

Редактор

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

Заказ 3205 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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