Массообменный аппарат

 

Использование: для проведения тепломассообменных процессов, например ректификации , абсорбции, конденсации пара и др., в химической, нефтеперерабатывающей и др. отраслях промышленности. Сущность изобретения: аппарат включает корпус с многощелевым распределителем жидг кости и снабжен сеткой из металлического и/или полимерного материала, выполненной в виде установленного соосно с зазором к корпусу аппарата вертикального цилиндра диаметром 0,9-0,975 диаметра корпуса аппарата. Аппарат может быть снабжен несколькими сетками, образующими вертикальные секции в виде цилиндров или призм с расположенными внутри каждой из них распределителями жидкости. Сетки могут состоять из двух слоев, при этом отношение расстояния между слоями сетки к гидравлическому диаметру секции составляет 0,025-0,1, а отношение расстояния от сборника жидкости до распределителя жидкости к гидравлическому диаметру аппарата или секции составляет 0,2-1,0. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. о ел с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s В 01 D 3/28, 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4901413/26 (22) 09.01.91 (46) 30.12.92. Бюл, М 48 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт метанола и продуктов органического синтеза (72) А,Н.Кочергин, П.Ф.Бондарь, О.С.Чехов, Г.И. Петров, Р.Ф.Витковская, А.В. Серов и Л.Я,Терещенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 511958, кл. В 01 0 3/30, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 1149986, кл. В 01 0 3/00, 1983. (54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ: (57) Использование: для проведения тепломассообменных процессов, например ректификации, абсорбции, конденсации пара и др., в химической, нефтеперерабатывающей и др. отраслях промыщленности. СущИзобретение относится к аппаратурному оформлению тепломассообменных процессов, таких как ректификация, абсорбция, конденсация пара, охлаждение парогазовых смесей, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей. и родственных отраслях промышленности.

Известен массообменный аппарат, содержащий секционированные посредством. перегородок тарелки, каждая секция имеет свое переливное устройство, которое выполнено таким образом, что образует вторую зону контакта фаз, при этом перегородки выполнены в виде коробов из вязаной сетки.

<1 > 5U 1 784254 А 1

1. ность изобретения: аппарат включает корпус с многощелевым распределителем жид кости и снабжен сеткой из металлического и/или полимерного материала, выполненной в виде установленного соосно с зазором к корпусу аппарата вертикального цилиндра диаметром 0,9-0,975 диаметра корпуса аппарата. Аппарат может быть снабжен Håсколькими сетками, образующими вертикальные секции в виде цилиндров или призм с расположенными вйутри каждой из них распределителями жидкости. Сетки могут состоять из двух слоев, при этом отношение расстояния между слоями сетки к гидравлическому диаметру секции составляет 0,025 — 0,1, а отношение расстояния от сборника жидкости до распределителя жидкости к гидравлическому диаметру аппарата или секции составляет 0,2-1,0, 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Зтот аппарат обладает достаточно высоким гидравлическим сопротивлением, как и все тарельчатые аппараты, к тому же сетки выполняют лишь функцию секционирования в барботажном слое, не принимая непосредственного участия в образовании барботажного слоя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для конденсации паров, содержащее многощелевой распределитель жидкости, выполненный в виде соосно расположенных патрубков с распределительными элементами, и расположенный под ним сборник жидкости.

1784254

Хотя известйая конструкция и обладает жидкости, в смоченном состоянии малопроневысоким гидравлическим сопротивлени- ницаема для газа. При этом в зоне контакта ем, ее эффективность недостаточно высока пленок жидкости с газом не образуются иэ-за недостаточной поверхности контакта брызги, т,е. сетка экранирует стенки аппа. фаз. Кроме того, в этом устройстве значите- 5 рата от основного потока газовой фазы, блален вторичный унос жидкости вследствие годаря чему исключается образование сиЛьного кайлеобрэзования, возникающего . вторичйого уноса, Затем жидкость по зазопри "Удэре жидкостных пленок о стенки ап- ру между сеткой 6 и стенкой корпуса 1 аппапаратэ,,,. .., . . рата стекает вниз, попадает в сборник

-: м:.Целью изобретения является интенси-: 10 жидкости 5, откуда либо перерэспределяетфикация процесса тепломассообменэ за ся в нижнюю часть аппарата, либо выводитсчет образования дополнительной зоны . ся из аппарата. Причем сборник жидкости контакта фаз и улучшения условий сепари- может бйть выполней в виде желобчатого рования жидкой фазы,:: . кайала,повторяющегоформукорпусааппаНа фиг.1 йзображен вертикальный раз- 15 рата по периметру(либо форму секции). или рез предлагаемого аппарата, снабженного его функцию выполняет нижняя часть самой одной сеткой; на фиг.2-поперечный разрез сетки (сеток); 8 этом случае, когда аппарат предлатаемого эпйарата, снабженного не- снабжен несколькими сетками, образующисколькими сетками, состоящими из двух ми йертикальные секции. пленки жидкости слоев. - ..:: 20.в каждой из них контактируют с газовой

Массообменный апйарат Состоит из (паровой) фазой. Если сетки 6 состоят из корпуса1сустановленнымпоocNмногоще- двух слоев, то жидкость" после контакта с левым распределителем жидкости 2, вклю- газом (паром) стекает по зазору между сетчающим несколько соосйо расположенных ками.. пэтрубков3с распределительными элемен- 25 Таким образом, размещение в корпусе тами 4, Под распределителем жидкости 2 аппарата одной или нескольких сеток порасположен сборник жидкости 5. имеющий, зволяет организовать ниже зоны пленочнонапример, кольцевую форму. Внутрй корпу- ro контакта дополнительную барботажную са 1 аппарата установлена сетка 6, нйжняя зону контакта за счет частичного прохода часть которой размещена в сборнике жидко- 30 газа через орошаемую сетку. Кроме этого; сти. Расстояние между корпусом 1 и сеткой аа счет отбора жидкости из зоны контакта

6 предпочтительно выполнять постоянным. через полупройицаемую сетку (сетки) искПри большем диаметре аппарата (фиг.2) в лючается вторичныйуносжидкости впротиего корпусе целесообразно размещать не-, Bonollo)KHoctb известным конструкциям, B сколько сеток 6, которые могут состоять из 35 которых вторичный укос имеет место из-за двух слоев. Образованные в этом случае удараетруйжидкостиидроблениянакапли сеткэмйвертикальйые секции 7 могут иметь о сплошную стенку. При этом предлагэе-. форму цилиндров, призм или их комбина- мые соотношения раэмеровобеспечивают ции. В каждой из секций 7 имеется свой . оптимальные условия контакта газа(пара) распределитель жидкости 2. При этом опти- 40 и жидкости в аппарате. Так, отношение расмальным отношением расстояйия между. Стояния от сборника жидкости до распреде. слоями сетки к гидравлическому диаметру лйтеля жидкости к гидравлическому образованной ею секции является 0025- диаметру аппарата или секции, равное

0,1. Оптимальным также является отноше- 0,2-1,0, определяет количество газа, проние расстояния от сборййка жидкости до 45 ходящего через барботажную зону на вер -. распределителя жидкости к гидравлическо- тикальном участке секции ниже эоны му дйаметру аппарата или секцйи, равное пленочного контакта. При величине соот0,2-1,0. - - ": ношения меньше 0,2 барботажная зона

Аппэратработаетследующимобразом, настолько мала, что ее наличие никак не

Жидкость поступает в многощелевой 50 скажется на увеличении общей эффективнораспределитель жидкости 2 и, проходя че- сти аппарата, однакоулучшениеусловийсерез патрубкй 3 и распределительные зле- парирования фаз по сравнению с менты 4, образует в объеме аппарата каскад известными решениями имеет место. Увепрострэнственных плоских струй — кольце- личение соотношения свыше 1,0 приводит к вых пленок жидкости, которые в дальней- 55 значительному байпасированию газа через шем контактируют с проходящей в сеткумимозоныпленочногоконтактаиснинаправлении снизу вверх паровой (газовой) жению эффективности контакта фаэ. Диапасмесью, Пленки жидкости затем попадают зон отношений расстояний между слоями нэ сетку 6 и, гася свою скорость, проникают сетки к гидравлическому диаметру секции, сквозь нее, сетка, проницаемля для струй как и отношений диаметра цилиндра к диа1784254 метрукорпуса аппарата при отсутствии сек-: В третьей серии экспериментов аппационирования, определяет пропускную рат был разделен сеткой на три секции. При способность барботажной зоны контакта, этом в центре каждой секции устанавливалт.е. интенсивность барботажа на сетке. ся свой распределитель жидкости, обеспе- .

При отношении диаметра цилиндра. к 5 чивающий четыре пленки в объеме секции. диаметру корпуса аппарата Оц/О» выше Отношение расстояния от сборника жидко0,975 (или, в случае секционирования, при сти до распределителя жидкости в секциях отношении расстояния между слоями сетки .. K ãèäðàâëè÷åñêîìó диаметру секции составк гидравлическому диаметру секции h/Dc ляло 0,5, ниже 0,025) барботажа практически нет 10 вследствие недостаточного сечеййя для Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я прохода газа в зазоре между сеткой и стен- . камиаппарата или, вслучаесекциойирова- 1, Массообменный аппарат, включаюния, между слоями сетки. .: ." ... щий вертикальный корпус и многощелевой

При изменении указанных отношений 15 распределитель жидкости, выполненный в (соответственно Оц/D ниже 0,9 и h/D вы- виде соосно расположенных патрубков с ше 0,1) сокращается эона пленочного кон- распределительйыми элементами, и нахотакта и в целом падает эффективность дящийся йод распределителем жидкости работы аппа рата. сборник жидкости, о.т л и ч а ю шийся тем, Работа предлагаемого аппарата в каче- 20 что. с целью интенсификации процесса тепстве устройства для конденсации паров во- ломассообмена за счет образования дополды испытывалась на экспериментальной. нительной зоны контакта фаз и улучшения установке с колонной диаметром 900 мм. условий их сепарирования, аппарат снабСкорость пара составляла во всех опытах жен сеткой из металлйческого и/или пол1,5 м/с, расход воды на орошение 30 м /ч. 25 имерного материала, выполненной в виде з

Были проведены три серии опытов. Во установленного саосно с зазором к корпусу всех сериях определялись зависимости из- аппарата вертикального цилиндра, нижняя менения коэффициента теплопередачи от часть которого располОжена в сборнике геометрических параметров аппарата. -: жидкости, при этом Дйаметр цилиндра со. В первой секции опытов аппарат не был 30 ставляет 0,9-0,975 диаметра корпуса аппасекционирован, в нем использовали одйн . рата. распределитель жидкости,.обеспечивающий . 2. Аппарат по п.1, о,т л и ч а ю щ и.й с я четыре пленки жидкости в объеме аппарата. тем, что он снабжен несколькими сетками

Отношение расстояния от сборника жидко-. из металлического и/или полимерного мастидораспределителяжидкостикдиаметру 35 териала, образующими вертикальные секаппарата составляло 0,5, Путем изменения . ции в виДе цилиндров" и/или призм, с диаметра цилиндра из полимерной сетки, :расположенными внутри каждой из них расвставляемой в аппарат, изменялось отноше-.. пределителями жидкости. ние диаметра цилиндра к диаметру aniiapa- 3, Аппарат по п.2, о т л и ч а ю щ йй с я та Оц/О в диапазоне 0,88-1.0.. 4О тем, что" сетки состоят иэ двух слоев, при .Bo второй серии опытов аппарат также .этом отношение расстояния между слоями не секционировался и в нем использовался .: сетки к гидравлическом Диаметру секции тот же распределитель жидкости. Отноше- составляет 0,025-0,1. ние диаметра цилиндра к диаметру alinapa- . 4. Аппарат по пп 1-3, о т л и ч а ю щ и йта составляло 0,94. Отношение расстояния 45 ся тем; что отношениерасстоянияотсборот сборника жидкости до распределителя ника жидкости до распределителя жидкости жидкости к диаметру аппарата h/Da изме- к гидравлическому диаметру аппарата или нялось в пределах 0;1-1.2. секции составляет 0,2-1,0.

1784254 йй2

Составитель А. Кочергин

Техред М.Моргентал . Корректор 3. Салко

Редактор Т. Горячева

Заказ 4329 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