Барботажная тарелка для эпюрационных колонн

 

Использование: в пищевой промышленности при производстве этилового спирта. Сущность изобретения: барботажная тарелка для эпюрационных колонн включает основание, состоящее из центральной и периферийной секций, с контактными элементами, приемный и сливной карманы. Центральная секция в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания расположена выше, а в сужающейся - ниже периферийных секций. Уровень расположения центральной секции в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания понижается, а в сужающейся - повышается от центра основания к периферии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области аппаратурногоо оформления процесса получения этилового спирта методом ректификации и может найти применение в пищевой промышленности при производстве этанола высокой чистоты.

Известна барботажная тарелка [1] включающая горизонтальное основание с контактными элементами, приемный и сливной карманы сегментного типа и используемая в колонных аппаратах, предназначенных для очистки этанола от примесей и укрепления готового продукта.

Недостатком известного технического решения является наличие в зоне контакта жидкостного байпаса и обширных участков, охваченных циркуляционными контурами, что обусловлено интенсивным запитыванием центральной секции основания тарелки. При этом приток жидкой фазы в пристенные области тарелки ограничен. Перечисленные факторы приводят к тому, что разделяющая способность единичной ступени контакта составляет лишь незначительную часть от максимально возможной. Таким образом, количество тарелок в колоннах неоправданно растет, приводя тем самым к повышению металлоемкости аппаратуры, затрудняя ее изготовление и эксплуатацию.

Наиболее близкой к предлагаемому является барботажная тарелка [2] включающая основание, состоящее из центральной и периферийных секций, с контактными элементами, приемный и сливной карманы.

Детальный анализ структуры жидкостного потока и особенностей движения жидкой фазы в проточной части данной тарелки показал, что в центральной ее секции имеет место однонаправленное течение жидкости от приемного кармана к сливному. В то же время периферийные секции работают на рециркуляцию жидкости либо образуют макроскопические застойные зоны; иными словами, значительная часть рабочей площади тарелки практически не участвует в массообмене, что делает указанную конструкцию малопригодной для использования в ректификационных колоннах, предназначенных для извлечения целевого компонента и очистки его от примесей в условиях присутствия большого количества побочных веществ, что в полной мере относится к многостадийному процессу получения высокосортного этанола.

Цель изобретения повышение качества очистки этанола от примесей за счет интенсификации процесса массообмена.

Поставленная цель достигается тем, что у барботажной тарелки для эпюрационных колонн, включающей основание, состоящее из центральной и периферийных секций, с контактными элементами, приемный и сливной карманы, согласно изобретению, центральная секция в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания расположена выше, а в сужающейся ниже периферийных секций, при этом уровень расположения центральной секции в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания понижается, а в сужающейся повышается от центра основания к периферии. Целесообразно также уровень расположения центральной секции понижать от приемного кармана к сливному.

Расположение центральной секции в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания выше периферийных секций приводит к рациональному перераспределению жидкостного потока на входном участке, заключающемуся в интенсификации притока жидкости в пристенные области основания тарелки, что активизирует транспорт жидкости на этих участках и разрушает застойные зоны, ограничивая одновременно расход жидкой фазы, протекающей в непосредственной близости от продольной оси тарелки, практически исключая тем самым возможность байпаса жидкости. Что касается установки центральной секции в сужающейся по ходу движения жидкостного потока ниже периферийных секций, то данный конструктивный прием препятствует образованию обратных потоков жидкости, процесс формирования которых начинается вблизи сливного кармана. При этом понижение уровня расположения центральной секции в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания в сочетании с его повышением в сужающейся части от центра основания к периферии стабилизирует процесс управления структурой жидкостного потока и в совокупности с общим понижением уровня расположения центральной секции от приемного кармана к сливному обеспечивает однонаправленное движение жидкости, вследствие чего эффективность работы тарелки существенно повышается, что в свою очередь положительным образом сказывается на качестве очистки этилового спирта.

Предложенная барботажная тарелка для эпюрационных колонн удовлетворяет критерию "новизна", так как ее отличительные признаки (центральная секция в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания расположена выше, а в сужающейся ниже периферийных секций; уровень расположения центральной секции в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания понижается, а в сужающейся повышается от центра к периферии; уровень расположения центральной секции понижается от приемного кармана к сливному) не используются в аналогичных конструкциях, известных из патентной и научно-технической литературы.

Достижение поставленной цели по сравнению с прототипом заключается в следующем: интенсификация процесса массообмена достигается путем улучшения структуры жидкостного потока за счет того, что центральная секция в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания расположена выше, а в сужающейся ниже периферийных секций, а также за счет понижения уровня расположения центральной секции в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания, его повышения в сужающейся части от центра основания к периферии в сочетании с понижением уровня расположения центральной секции от приемного кармана к сливному.

На фиг. 1 представлена барботажная тарелка, продольный разрез; на фиг.2 -то же, аксонометрическое изображение.

Барботажная тарелка для эпюрационных колонн включает основание, состоящее из центральной 1 и периферийных 2 секций, с контактными элементами 3, приемный 4 и сливной 5 карманы. Центральная секция 1 в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания расположена выше, а в сужающейся ниже периферийных секций 2, при этом уровень расположения центральной секции 1 в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания понижается, а в сужающейся повышается от центра основания к периферии. Уровень расположения центральной секции 1 понижается от приемного кармана 4 к сливному 5.

Барботажная тарелка работает следующим образом.

Погон спирта с примесями, выделенными при эпюрации бражки, конденсируется и в виде водно-спиртового конденсата направляется на очистку в эпюрационную колонну, где поступает на основание первой по ходу движения жидкостного потока тарелки и взаимодействует с восходящим потоком паровой фазы, проходящим через контактные элементы 3. В процессе движения жидкости в расширяющейся части тарелки имеет место ее рациональное перераспределение, сопровождающееся активизацией контакта фаз в периферийных секциях 2 и достигаемое вследствие расположения центральной секции 1 над периферийными секциями 2 на данном участке тарелки. Линейныйпрофиль жидкостного фронта сохраняется также при движении двухфазного слоя в сужающейся по ходу движения жидкостного потока части основания, поскольку взаимное расположение центральной 1 и периферийных 2 секций в указанной области препятствует образованию обратных потоков. В то же время плавное изменение высоты различных секций тарелки делает ее работу более устойчивой. После прохождения рабочей части тарелки аэрированная смесь сбрасывается в сливной карман 5 и через приемный карман 4 нижележащей ступени контакта вновь поступает в следующую барботажную область для дальнейшего взаимодействия с паровым потоком. Аналогичные процессы будут иметь место на всех тарелках эпюрационной колонны, выполненных в соответствии с предложенными конструктивными изменениями, что в конечном итоге позволит добиться повышения качества очистки этанола от примесей без дополнительных энергетических затрат. Полученный таким образом эпюрат может быть направлен на тарелку питания ректификационной колонны, предназначенной для укрепления этилового спирта.

Формула изобретения

1. Барботажная тарелка для эпюрационных колонн, включающая основание, состоящее из центральной и периферийной секций с контактными элементами, приемный и сливной карманы, отличающаяся тем, что центральная секция в расширяющейся части основания расположена выше, а в сужающейся ниже периферийных секций, при этом уровень расположения центральной секции в расширяющейся по ходу движения жидкостного потока части основания понижается, а в сужающейся повышается от центра основания к периферии.

2. Тарелка по п. 1, отличающаяся тем, что уровень расположения центральной секции понижается от приемного кармана к сливному.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2