Колонна для тепломассообменных процессов
Изобретение относится к конструкциям колонн насадочного типа взаимодействия систем газ (пар) - жидкость при проведении процессов абсорбции, ректификации и может найти применение в химической, газовой, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности массообмена между газом (паром) и жидкостью за счет увеличения межфазной поверхности массообмена в свободном объеме насадки и обеспечения структуры потока жидкости, близкой к модели идеального вытеснения в горизонтальной плоскости. Цель достигается тем, что в колонне для теплообменных процессов, включающем вертикальный цилиндрический корпус, в котором поярусно по высоте расположены перфорированные полки, перфорации выполнены в виде арочных прорезей выпуклостями вверх, слой насадки на каждой полке, в центре корпуса осесимметрично установлена вертикальная центральная труба, перфорированные полки расположены вокруг центральной трубы и между стенкой корпуса имеют спиралевидную форму с радиальным уклоном под острым углом к горизонтали от стенки корпуса к центральной трубе, через каждый оборот спиралевидной полки ее верхний и нижний радиальные края соединены вертикальными перегородками в форме параллелепипеда, две противоположные вертикальные стороны которого примыкают к стенкам корпуса и центральной трубы, а две другие противоположные стороны примыкают к верхнему и нижнему радиальным краям спиралевидной полки, над верхним краем спиралевидной полки к вертикальной радиальной перегородке подсоединена верхняя дополнительная перегородка, а под нижним краем спиралевидной полки к перегородке подсоединена нижняя дополнительная перегородка, оси арочных прорезей в спиралевидных полках направлены от верхнего к нижнему краю и под острым углом к радиусу от периферии к центру в полке, у нижнего ее радиального края выполнены арочные прорези выпуклостями вниз с тангенциально направленными осями в сторону нижней дополнительной перегородки для слива жидкости, высота слоя насадки на каждой полке меньше расстояния между полками по высоте для образования сепарационного пространства между полками с насадкой, линейные геометрические размеры арочных прорезей меньше размеров элементов насадки. Новым в заявляемом изобретении является выполнение перфорированных полок спиралевидной формы с соединением радиальных срезов вертикальными радиальными перегородками, выполнение в полках арочных прорезей выпуклостями вниз у нижнего края для слива жидкости. 5 ил.
Изобретение относится к конструкциям массообменных колонн насадочного типа для систем газ (пар) жидкость, предназначенных для процессов абсорбции, ректификации, промывки газов и особенно вакуумной ректификации и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности.
Известна колонна для тепломассообменных процессов, включающая вертикальный цилиндрический корпус, в котором поярусно по высоте расположены перфорированные полки, перфорации выполнены в виде арочных прорезей выпуклостями вверх, слой насадки на каждой полке. Недостатком известной колонны для тепломассообменных процессов является малое время контакта жидкости с газом (паром) при радиальном движении жидкости на полке. Цель заявляемого изобретения повышение эффективности массообмена между газом (паром) и жидкостью за счет увеличения длины пути движения жидкости и увеличения за счет этого времени контакта жидкости с газом (паром). Цель достигается тем, что в колонне для теплообменных процессов, включающей вертикальный цилиндрический корпус, в котором поярусно по высоте расположены перфорированные полки, перфорации выполнены в виде арочных прорезей выпуклостями вверх, слой насадки на каждой полке, в центре корпуса осесимметрично установлена вертикальная центральная труба, перфорированные полки расположены вокруг центральной трубы и между стенкой корпуса и имеют спиралевидную форму с радиальным уклоном под острым углом к горизонтали от стенки к центральной трубе, через каждый оборот спиралевидной полки ее верхний и нижний радиальные края соединены вертикальными радиальными перегородками в форме параллелепипеда, две противоположные вертикальные стороны которого примыкают к стенкам корпуса и центральной трубы, а две другие противоположные стороны примыкают к верхнему и нижнему радиальным краям спиралевидной полки, над верхним краем спиралевидной полки к вертикальной радиальной перегородке подсоединена верхняя дополнительная перегородка, а под нижним краем спиралевидной полки к перегородке подсоединена нижняя дополнительная перегородка, оси арочных прорезей в спиралевидных полках направлены от верхнего к нижнему краю и под острым углом к радиусу от периферии к центру, в полке, у нижнего ее радиального края выполнены арочные прорези выпуклостями вниз с тангенциально направленными осями в сторону нижней дополнительной перегородки для слива жидкости, высота слоя насадки на каждой полке меньше расстояния между полками по высоте для образования сепарационного пространства между полками с насадкой, ливневые геометрические размеры арочных прорезей меньше размеров элементов насадки. Предлагаемая конструкция колонны для тепломассообменных процессов за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи повышение эффективности массообмена между газом (паром) и жидкостью. На фиг. 1 схематически представлен продольный разрез колонны для тепломассообменных процессов; на фиг. 2 поперечный разрез в плоскости А-А фиг. 1; на фиг. 3 разрез по Б-Б фиг. 2; на фиг. 4 разрез по В-В фиг. 2; на фиг. 5 разрез по Г-Г фиг. 2. Колонна для тепломассообменных процессов содержит (фиг. 1 5) вертикальный цилиндрический корпус 1, в котором установлена осесимметрично вертикальная труба 2, вокруг которой и между ее стенками и корпусом 1 поярусно по высоте расположены спиралевидные полки 3 с радиальным уклоном под острым углом к горизонтали от стенки корпуса 1 к трубе 2, через каждый один оборот спирали радиальные верхние края полки 3 по высоте соединены с нижними с радиальными краями полки 3, радиальными вертикальными перегородками 4 в форме параллелепипеда, две противоположные вертикальные стороны которого примыкают к стенкам корпуса 1 и к трубе 2, а две другие противоположные стороны примыкают к верхнему и к нижнему краям полки 3, над верхним краем полки 3 к перегородке 4 подсоединена верхняя дополнительная перегородка 5, а под нижним краем полки 3 к перегородке 4 подсоединена нижняя дополнительная перегородка 6, в колонне 3 выполнены арочные прорези 7 выпуклостями вверх с осями, направленными от верхнего к нижнему краю и под острым углом к радиусу от периферии к центру, у нижнего края полки 3 в ней выполнены арочные прорези 8 выпуклостями вниз с тангенциально направленными осями в сторону нижней дополнительной перегородки 6, на каждую полку 3 беспорядочно засыпан слой насадки 9, высота слоя насадки 9 меньше расстояния между полками 3 по высоте так, что между слоем насадки 6 и верхней полкой образуется сепарационное пространство. Колонна для тепломассообменных процессов работает следующим образом. Газ (пар) поступает в корпус 1 колонны (фиг. 1 5) и движется вверх, проходит через арочные прорези 7 в спиралевидных полках 3, проходит через слой насадки 9 на полках 3, где взаимодействует с жидкостью, при этом благодаря сепарационному пространству над слоем насадки 9 на полках 3 увеличивается допустимая скорость газа (пара). Жидкость на спиралевидные полки 3 поступает с вышерасположенных полок через арочные прорези 8, направленные выпуклостями вниз, на полку 3 у ее верхнего края и движется в слое насадки 9 с наклонной плоскостью полки 3 в сторону нижнего края и от стенки корпуса 1 к центральной трубе 2, контактируя с газом (паром). На самую верхнюю полку 3 жидкость поступает на подводящей трубе (не показано). Благодаря направлению осей арочных прорезей в сторону уклона спиралевидной полки 3 находящаяся в слое насадки 9 жидкость не может проваливаться через арочные прорези 9, направленные выпуклостями вверх, а благодаря наклону полки 3 от стенки корпуса 1 к центру и благодаря направлению осей арочных прорезей 7 для прохода газа (пара) под острым углом к радиусу от периферии к центру жидкость равномерно распределяется по поперечному сечению спиралевидной полки 3 за счет уменьшения действия центробежных сил на жидкость, оказываемых выходящим из арочных прорезей 7 газом (паром). При движении жидкости от верхнего к нижнему краю спиралевидной полки 3 длина пути движения жидкости равна около 6 радиусам корпуса 1, что почти в шесть раз больше длины пути движения жидкости для прототипа с радиальным движением жидкости от центра к периферии, или от периферии к центру, что и обеспечивает повышение эффективности массообмена между газом (паром) и жидкостью за счет увеличения времени контакта фаз заявляемой колонны для тепломассообменных процессов по сравнению с прототипом.Формула изобретения
Колонна для тепломассообменных процессов, включающая вертикальный цилиндрический корпус, в котором поярусно по высоте расположены перфорированные полки, перфорации выполнены в виде арочных прорезей выпуклостями вверх, слой насадки на каждой полке, отличающаяся тем, что она снабжена установленной осесимметрично в центре корпуса вертикальной центральной трубой, перфорированные полки расположены вокруг центральной трубы и между стенкой корпуса и имеют спиралевидную форму с радиальным уклоном под острым углом к горизонтали со стенки корпуса к центральной трубе, через каждый оборот спиралевидной полки ее верхний и нижний радиальные края соединены вертикальными радиальными перегородками в форме параллелепипеда, две противоположные вертикальные стороны которого примыкают к стенкам корпуса и центральной трубы, а две другие противоположные стороны примыкают к верхнему и нижнему радиальным краям спиралевидной полки, над верхним краем спиралевидной полки к вертикальной радиальной перегородке подсоединена верхняя дополнительная перегородка, а под нижним краем спиралевидной полки к перегородке подсоединена нижняя дополнительная перегородка, оси арочных прорезей в спиралевидных полках направлены от верхнего к нижнему краю и под острым углом к радиусу от периферии к центру, в полке, у нижнего ее радиального края выполнены арочные прорези выпуклостями вниз с тангенциально направленными осями в сторону нижней дополнительной перегородки для слива жидкости, высота слоя насадки на каждой полке меньше расстояния между полками по высоте для образования сепарационного пространства между полками с насадкой, линейные геометрические размеры арочных прорезей меньше размеров элементов насадки.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
