Ректификационная колонна

 

Союз Соввтскми

Соцмалмстмческми

Республик („, 673290 (g)) Дополнительное к авт, свил-вУ No 232189 (22) Заявлено 04.02.77 (21} 2449537/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.79,Бюллетень № 26 (51} M. Кл

Б 01 б 3/30

Гасударетаеиай анитет

СССР

N Дилан N305pN98Nlk и итиритий (53) УДК66.015. . 23.05(088. 8) дата опубликования описания 18 07 79

И. М. Аношин, H. П. Рябченко, П. П. Любченков и В. И. Белохвостиков (72} Авторы изобретения (71) Заявитель

Краснодарский политехнический институт (54) РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА

Изобретение, относится к конструкциям массообменных аппаратов и может

I быть использовано для проведения процессов выпаривания, дистилляции и абсорбции.

Известна ректификационная колонна, . содержащая корпус, прикрепленные к центральной трубе веерные решетки, размещенные между решетками направляюшие елементы, выполненные в виде пластин, изогнутых в горизонтальной плоскости по спирали Архимеда, имеющей направление, совпадающее с направлением угла наклона пластин.

Недостатком известной колонны является то, что она не обеспечивает проведения технологических процессов с меняющимся количеством газовой фазы по высоте аппарата, например процессов выпаривания.

По основному авт. ca. Mo 232189 известна ректифнкационная колонна, содержащая корпус, прикрепленные к цент ,ральной трубе веерные решетки, распо1 2 ложенные поатажно на трубе и образуюшие сливной зазор с корпусом.

Известная колонна обладает рядом недостатков. К ним можно отнести возникновение пленочного течения жидкости, нерациональное использование внутреннего обьема аппарата, малое время контакта фаэ.

Однако наиболее существенный недостаток данной конструкции - узкий диапазон рабочих среднерасходных скоростей газовой фазы. Так, для ректификационной колонны диаметром 200 мм и при угле наклона лопаток завихрителя 25 начало рабочего режима (начало закручивания жидкой фазы) соответсчтует среднерасходной скорости газовой фазы, равной 4,2 м/с, верхний предел рабочего режима (начало. уноса жидкости с нижележашего лопаточного завихрителя на вышележащий) соответствует скорости га.— зовой фазы, равной 4,8 мтс. Обьясняется это следующим. Закручивание кидкой фазы в аппарате осуществляется

673 290 газовым закрученным потоком за счет сил трения и зависит от величин радиальной и окружной составляюшнх вектора скорости газового, потока.; Увеличение окружной составляюшей вектора скорости газового потока приводит к ускорению врашения жидкости в колонне. Прн етом окружная составлявшая вектора скорости жидкой фазы несколько меньше соответ ствуюшей составлявшей скорости газоl. вого потока. Возникает эффект скольжения феэ. Увелнченне радиальной составляюшей вектора скорости газового потока приводнт i увеличению can трения между фаэамн эа счет усиления прижатая газа к пленке жидкости, стекающей по внутренней боковой" поверхности корпуса колонны, н увеличения волнообразовання в последней. Увепиченне can тренйя приводит к увеличению окружной составляю.щей вектора скорости жидкости. Скольжение фаз уменнпается.

Обе указанные составляющие векто» ре скоростн зависят от среднерасходной скорости газа в аппарате и угла наклона .лопаток эавихрнтеля. Уменипенне угла наклона до 10 праводит к расширению рабочего диапазона среднерасходных скоростей газового потока в сторону нх уменьшения, что не позволяет сдвануть рабочий диапазон скоростей в сторону увеличения, так как прн. увелаченаи сред- нервсходной скорости энергйи центробежных сил недостаточйо для сепарацнн капель жидкости нэ газового "цотока."

Узкий диапазон рабочих среднерасходных скоростей газовой фазы йе йоэ- . вОлйЖ прмэжняч h данную конструкцню для проведения процессов выцарнвания (напрймер, для первой стадии удаления растворителя нэ маслянйх мнсцелл), где наблюдается изменение среднерасходной скорости газа по высоте колонны от 0,5 .

1,0 до 4-7 и/с, а также вызывает необходймость установка точного автоматического контроля за расходом греющего пара.

Uenb изобретения - расширение дна

,назона рабочих скоростей и обеспечение проведения технологических процессов с меняющимся по высоте колонны количеством газовой фазы, например процесса выпаривания.

Это govravasma тем; что предлагаемая колонна снабжена прикрепленными к центральной трубе н; расположеннымн между веерными решетками влементами, каждый из которых выполнен s виде тела вращения, причем пластины ннжележа4 шей решетки имеют угол наклона, противоположный углу наклона пластин вышележашей решетки.

С целью сознания постоянной закрутки газового потока между решетками влементы выполнены в виде кассет, наб« ранных из плоских горизонтальных дисков с диаметрами, уменыиаюшимися к веерным решеткам.

На фиг. 1 показана колонна, продольный разрез на фнг.. 2 - колонна с элементами, выполненными в виде кассет, набранных нэ дисков, продольный разрез на фнг. 3 - узел на фнг. 2; на фиг; 4 - разрез А А фиг.3.

Ректнфикационная колонна состоит из корпуса 1,. центральной трубы 2, веерной решетки 3, состоящей нэ пластин, обраэуюшах с корпусом 1 сливной за5

f0

15 эор 4 < центральной трубе 2 прииреп лены элементы . которые выполнены в ваде тел вращения 8 и 6. Пластины нижеиежаацей решетка нмеют угол наклона, протнвоноложнйй углу наклона

25 пластин:вышележащей решетки.

Работает колонна следуюшнм образом.

Жидкую фазу подают в колонну csepxy, н она стекает вниз в вике пленки

$Q

55 по внутренней боковой поверхности корпуса 1. Газовый поток вводят в колонну ь нижней часщ и он поднимается снизу иверх.

Проходя пластнны веерной решетки, газ приобретает закрученное дваженне н эа счет ciao трення закручивает стекающую жидкостную пленку, В момент контакта фаэ протекает процесс массообмена.

Юля обеспечении закручивания жидкой фазы необходимо обеспечить определенную мийимальную велнчнну сил трения фаз, которая зависит от величины окружной 90, н раднальиой0г составляюшнх Вектора скорости газового BQTOKRi

Известно, что

6„%(и,;У,„), где U<> - среднерасходная ск орость газа в колонне;

5, - коэффициент гидродинамического сопротивления, т.е. с увеличением Р газовой поток сильнее смешается к периферии корпуса 1, стремясь пройтн по пути наименьшего сопротивле ння - вблизи сливного зазора.

Следовательно, увеличение . позволяет,расширнть рабочий диапазон скоростей. Увелнченне %, за счет добавоч673290

35 2. Колонна поп. 3. Отлн чаю щ а я с я тем, что, с пелью создання постоянной закруткн газового потока между решетками, елементы выполнены в внде кассет, набранных нз плоских го40 рнзонтальных дисков с днаметрамн, умейьщающнмнся к веерным решеткам. ныж конструктнвньж элементов нецелесообразно, так как это усложняет конструкцню н увеличивает потерю напора, на сухое трение. И предлагаемой конструкцнн увеличение g, a следовательно, н О„ осуществляется за счет изменення направления вращения газового потока.

Приобретая закрученное движение в веерной решетке газовый ноток смешает- >0 ся к периферии. Это позволяет увеличить радиус вращения отдельных капель жндкости, захваченных газом, что увеличивает центробежные снлы, а значит н вффект сепарации. Улучшение условнй 1s сепарацнн позволяет увеличить об дую среднерасходную скорость, т.е. расщн рить диапазон рабочих скоростей в строну нх увеличении. Кроме того, уменьщенне свободного сечении колонны cps- . 20 водит к увелнченню скорости t àçoâîãî потока вблнэн поверхности раздела фае, что приводят к ннгенснфнкапнн нропесса

; массообмена. ,Пля проведення в предложенной колон не прсщессов с меняющимся количеством ! ,газовой фазы по высме колонны, напрн:мер процесса выпарнвання, необходимо обеспечнть постоянное значение среднерасходной скорости газа но всей высо те колонны. Это достнгается путем По степенного увелнчення размеров тел 8 н 6, прнкрепленных к центральной трубе, . в радиальном направленнн сверху внна

Прн етом большему количеству газе соответствует большее свободезе сечепне 1юлонны, т.е. меныпне размеры тел.

В пространстве между веернымн решеткамн пронсходнт раскрутка газового пмока, что уменьшает ннтепснвиюсть; массообмена. для создання постоянной

6 степени закручивания газа между решетками установлены прикрепленные к центральной трубе тела вращения, выполненные в виде кассет, набранных нз плоских горизонтальных дисков разного наружного днаметра. Эго позволяет осуществлять ступенчатую подкрутку газового потока.

Такнм образом, нзобретенне позволяет расширить диапазон рабочих скоросте*, ннтенснфнцнровать проиесс тепломассообмена, уменьщнть унос жанкой фазы, проводнть в данном аппарате процессы с меняющнмся количеством газовой фазы по высоте аппарата.

Фор мула нзобретення

i. Ректнфнкацнонная колонна, по авт. св, М 232189, о т л н ч а ю щ.а и с и тем, что, с целью обеспечения проведения технологнческнх процессов с менякмпнмся келнчеством газовой фазы по высоте колонны.н расширения днапаэона рабочих скоростей, она снабжена нрнкрепленнымн к центральной трубе н расположеннымн между веернымн решетками елементамн, каждый нз которых выполнен в внде тела вращения, прнчем 9ластнны нижележащей решетки нмеют угол наклона, протнвоположный углу наклона нластнн вышележащей реиеткн.

73 g90

Фиа!

Составитель С. Баранова

РедактоР E. Яковчик ТехРед М. Петко КоРРектоР С. Щекмар

Заказ 3960/5 Тираж 876 Подписное . ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4