Насадка для вибрационных массообменных аппаратов


 


Владельцы патента RU 2548983:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" (RU)

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для системы жидкость - твердое тело и может быть использовано в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности, где применяются процессы экстрагирования. Насадка представляет собой шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными отверстиями цилиндрической или конической формы. По периферии каждой тарелки жестко закреплена расположенная по обе его стороны отбортовка, при этом зазор между стенкой и краем тарелки составляет не более 2 мм. Технический результат изобретения заключается в расширении диапазона устойчивой работы и повышении эффективности осуществляемых процессов в вибрационном аппарате. 1 ил.

 

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для системы жидкость - твердое тело и может быть использовано в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности, где используются процессы экстрагирования.

Известна ситчатая насадка [1] для колонных вибрационных массообменных аппаратов, представляющая собой набор дисков, каждый из которых имеет срез по хорде (отсекающий до 15% площади диска) и отбортовку по всему периметру диска. Диски в аппарате собираются так, чтобы срезы соседних дисков находились с противоположных сторон, а отбортовка дисков направлена против направления движения дисперсной фазы, т.е. вниз, если дисперсная фаза легче сплошной, или вверх, если дисперсная фаза тяжелее.

В случае если дисперсная фаза тяжелее сплошной, то дисперсная фаза, двигаясь сверху вниз, собирается на дисках насадки в пространствах, ограниченных дисками и их отбортовкой, при этом происходит ее удерживание и перекрестное омывание потоком сплошной фазы.

Недостатком этой конструкции при работе в системе твердое - жидкость является свободное перетекание частиц твердой фазы с одной тарелки на другую вследствие чего замедляется скорость обновления поверхности контакта фаз и, как результат, снижается эффективность массоотдачи, если же разность плотностей незначительна или частицы твердой фазы малого размера, то будет наблюдаться их унос из аппарата, с потоком сплошной фазы, тем самым сокращается продолжительность их обработки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является насадка [2], представляющая собой шток с жестко закрепленными на нем перфорированными тарелками, снабженными по периферии бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, т.е. вниз, поскольку обе фазы движутся снизу вверх.

Недостатками этого технического решения являются: определенная чувствительность аппарата к соотношению фаз и их плотности, например при малом расходе твердой фазы она не успевает накапливаться в пространстве над тарелкой, а при достаточно большом расходе твердой фазы она чрезмерно накапливается под ней, что приводит к «зависанию» твердой фазы в колонном аппарате; такие режимы не обеспечивают эффективной работы.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение диапазона устойчивой работы, повышение эффективности осуществляемых процессов в вибрационном аппарате.

Технический результат достигается тем, что тарелки, из которых собирается насадка, установлены в корпусе аппарата с зазором между стенкой и наружным диаметром тарелки не более 2 мм, а по периферии имеют жестко закрепленную отбортовку по обе стороны тарелки. Высота каждой стороны отбортовки обеспечивает формирование направленных струй более высокого давления по обе стороны тарелки.

На фиг. 1 изображена схема вибрационной насадки с тремя перфорированными тарелками. Насадка содержит: шток 1; перфорированную тарелку 2, имеющую отбортовку 3. Высота отбортовки над и под тарелкой равна h1 и h2 соответственно, общая высота отбортовки составляет h1+h2+δ, где δ - толщина перфорированной тарелки.

Работа вибрационной насадки осуществляется следующим образом. При колебании насадки в рабочем объеме аппарата происходит формирование знакопеременного движения обрабатываемой системы: жидкое - твердое. При этом обеспечивается высокая скорость образования коротких кавитационных волн и вихрей при прохождении жидкости через отверстия перфорированных тарелок 2. Скорость формирования таких волн и возникающая при этом энергия волн существенным образом зависят от перепада давления по обе стороны перфорированной тарелки 2. Именно поэтому необходимо создать большее гидравлическое сопротивление проходу контактирующих фаз в зазоре между стенкой аппарата и периферией тарелки. Для этого по периметру тарелки жестко закреплена отбортовка 3, распределенная по обе стороны тарелки, при этом высота каждого борта определяется структурно-механическими, физико-химическими свойствами обрабатываемой системы и режимными параметрами (амплитудой и частотой колебаний) и устанавливается опытным путем.

Размещение отбортовки с обеих сторон тарелки обеспечит интенсификацию процесса массопередачи за счет создания гидродинамического режима, характеризующегося высокоскоростным обновлением поверхности контакта фаз струями, формируемыми при прохождении обрабатываемой системы через отверстия перфорированных тарелок.

Обеспечение зазора между стенкой корпуса и наружным диаметром тарелки не более 2 мм позволит значительно повысить гидравлическое сопротивление в зазоре, что в свою очередь увеличивает перепад давления по обе стороны тарелки, тем самым повышая энергию струи и создавая активный гидродинамический режим, характеризующийся высокой скоростью обновления поверхности контакта фаз и высокой интенсивностью массообмена. Для повышения рабочего перепада давления возможно уменьшение величины зазора, однако при этом возрастает вероятность его засорения фрагментами твердой фазы, что в свою очередь может привести к увеличению затрат энергии на создание возвратно-поступательного движения насадки и снижению устойчивости работы аппарата.

Предлагаемое техническое решение позволит создать условия, при которых перепад давления по обе стороны перфорированной тарелки будет выше, чем при использовании однонаправленной отбортовки. Следует учитывать, что использование однонаправленной отбортовки той же общей высоты приведет к формированию гидродинамического режима, при котором время образования струй будет меньше периода колебаний вибрационной насадки. Вследствие чего частицы твердой и жидкой фаз будут двигаться параллельно друг относительно друга без взаимного перемещения, что замедляет скорость обновления поверхности контакта фаз. Обеспечение зазора между стенкой корпуса и наружным диаметром тарелки не более 2 мм также способствует созданию требуемого перепада давления по обе стороны тарелки.

Увеличение энергии струй позволит расширить диапазон нагрузок аппарата по твердой фазе, поскольку снизится вероятность накопления твердой фазы по обе стороны перфорированных тарелок.

Положительный эффект от предлагаемого технического решения заключается в расширении диапазона устойчивой работы, повышении производительности и эффективности осуществляемых процессов в вибрационном аппарате.

Литература

1. Вибрационные массообменные аппараты / И.Я. Городецкий, А.А. Васин, В.М. Олевский, П.А. Лупанов. Под ред. В.М. Олевского. - М.: Химия. - 1980. - С.34-35.

2. А.Ф. Сорокопуд, П.П. Иванов, А.Е. Ворыханов. Вибрационный экстрактор. Патент №2434661. Опубл. в 27.11.2011, бюл. №33.

Насадка для вибрационных массообменных аппаратов, представляющая собой шток с жестко закрепленными на нем перфорированными тарелками, снабженными по периферии бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, отличающаяся тем, что тарелки установлены в корпусе аппарата с зазором между стенкой и наружным диаметром тарелки не более 2 мм, по периферии оснащены жестко закрепленной отбортовкой, расположенной по обе стороны тарелки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам очистки текучих сред и может быть использовано в абсорбционной или десорбционной колонне. Устройство для очистки текучих сред включает в себя массообменный аппарат, который содержит легколетучую текучую среду и труднолетучую текучую среду.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые могут быть применены в химической, нефтехимической, пищевой, криогенной, в градирнях оборотного водоснабжения и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройству, предназначенному для отделения газовой (паровой) фазы от захваченных капель жидкости в колонных массообменных газожидкостных аппаратах.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки газа, а также в качестве смесителей жидких и газовых потоков.

Изобретение относится к массообменным устройствам для адсорбционных, десорбционных и ректификационных колонн. Каскадная тарелка содержит горизонтальные ленты, образующие уклон от стены колонны, расположенные в виде лестницы от стены колонны к противоположной стене с образованием щели между вышележащей и нижележащей лентами, причем ленты имеют сеточную ленту со стороны, выступающей из-под вышележащей ленты, и бордюр на противоположной стороне ленты.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ(пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов, и может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, для разделения фаз, а также в химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения ненасыщенных карбоксилатов взаимодействием алкенов, содержащих от 2 до 6 атомов углерода, с алканкарбоновыми кислотами, содержащими от 1 до 6 атомов углерода, в присутствии кислородсодержащего газа и гетерогенного катализатора на основе благородного металла путем проведения непрерывного процесса в гомогенной газовой фазе в реакторе, при этом газообразную фазу направляют в рецикл (рецикловый газ) и перед входом в реактор насыщают алканкарбоновой кислотой в предназначенном для этого сатураторе, где перед сатуратором для насыщения алканкарбоновой кислотой (основным сатуратором) предусматривают предварительный сатуратор, в котором рецикловый газ насыщают частью от всего количества используемой для насыщения алканкарбоновой кислоты, после чего рецикловый газ направляют в основной сатуратор и насыщают в нем остальным количеством алканкарбоновой кислоты.

Предложен структурированный насадочный модуль с поперечным расположением гофров для использования в колоннах массопереноса или теплообмена, который имеет конкретное предназначение в жестких условиях эксплуатации, в которых проблемой являются загрязнение, образование нагара и эрозия.

Абсорбер содержит слой структурированной насадки, имеющий гофры. Гофрами образовано множество открытых каналов. Каналы включают в себя первую впадину гофра, первый выступ гофра и второй выступ гофра. Первый выступ гофра и второй выступ гофра ограничивают первую впадину гофра, при этом первый и второй выступы гофра имеют первую вершину и вторую вершину. На первой вершине первого выступа гофра выполнено углубление, проходящее в направлении первой вершины. Первая впадина гофра имеет дно впадины, при этом нормальное расстояние по меньшей мере одной точки углубления от дна впадины гофра меньше нормального расстояния первой вершины от дна впадины гофра. Изобретение обеспечивает улучшение массообмена для абсорбера или десорбера. 14 з.п. ф-лы, 14 ил.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Непрерывный способ получения диоксида хлора включает введение хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в реактор, содержащий внутренние насадочные элементы. Осуществляют взаимодействие указанных хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в реакторе с образованием потока продуктов, содержащего диоксид хлора. Полученный поток продуктов выводят из реактора. Реактор может содержать неупорядоченно расположенные насадочные элементы или структурированную насадку. Изобретение позволяет повысить эффективность расхода исходных реагентов и производство диоксида хлора, упростить процесс. 14 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к насадочным контактным устройствам, применяемым в тепломассообменных колонных аппаратах. Контактное устройство для проведения тепломассообмена и раздела фаз в секционированных перекрестноточных насадочных колоннах в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость включает совокупность идентичных контактных элементов, собранных друг на друге в один или несколько рядов в пакеты, которые скреплены спицами и вертикальными стойками с образованием в секции колонны стенок, которые по горизонтальным торцам ограничены горизонтальными сегментными перегородками, сопряженными по дуге с корпусом колонны, при этом между стенками расположены распределители жидкости, имеющие перфорированную часть, дополнительную перегородку, пластины-отражатели и вертикальные подпорные пластины. Пространство между дополнительной пластиной и нижележащей и вышележащей стенками герметизируется нащельниками. Изобретение обеспечивает интенсификацию тепломассообмена и упрощение монтажа контактного устройства. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области очистки воды, в частности, к устройствам для очистки от взвешенных и коллоидных примесей, а также растворенных устойчивых органических соединений. Установка для очистки воды состоит из емкости 1 с мешалкой 7 для смешения воды с коагулянтом, емкости 2 с мешалкой для ввода в смесь микропеска и флокулянта, емкости с мешалкой 3 для смешения и выдержки смеси и отстойника 4 с тонкослойными модулями, снабженных переливными каналами, трубопроводом для откачки полученного шлама, а также устройствами для отделения из шлама микропеска. В качестве устройства для отделения микропеска из шлама установка содержит отмывочную колонну 5, оборудованную провальными тарелками с проходным сечением 30-60%. Отмывочная колонна 5 соединена с системой пульсации 18 и снабжена трубопроводом для откачки полученного шлама, который соединен с верхней зоной колонны, и трубопроводом, соединяющим нижнюю часть колонны с дозаторами для ввода в смесь микропеска. Изобретение позволяет более эффективно перерабатывать шлам для выделения из него микропеска и возврата его в процесс. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Наверх