Массообменная колонна

 

. )

1: \ в.

-.Р

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОНУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Ъ! (щ738631

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 180178 (21) 2569627/23-26, ®) М. Кл.

В 01 D 3/30 с присоединением заявки Йо

Государстаеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

f (23) ПриоритетОпубликовано 050680, Бюллетень No 21 (53) УДК 66.015. .23.05(088.S) Дата опубликования описания 050680

Л.П. Размолодин, A. И. Овчинников, И.О. Протодьяконов, Г.М. Кузьмин и П.Г. Романков

1 (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета

/ (71) Заявитель (54) ИАССООБИЕННАЯ КОЛОННА

4

Иэоб рет ение от нос итс я к массооб; менным аппаратам химической 1тромыш ленности.

Известен массообменный аппарат-„ 5 секционированный многослойными тарел-. ками, у которых с целью точного дискретного регулирования величины свободного сечения тарелок .каждый подвижный слой снабжен радиальными рядами отверстий, между которыми находятся секторные вырезы, причем каждый,подвижный, слой имеет паэ и упор для зацепления (1).

Недостаком этого устройства является дискретное регулирование свободного сечения тарелок, а"также разница в размерах отверстий в центральной ее части и у краев, что обуславливает неравномерное распределение свободного сечения тарелки по ее плоФади и неодинаковость гидродинамической обстановки в различных районах тарелки.

Известен массообменный аппарат, предназначенный, для проведения массообменных процессов, тарелки которого состоят из двух слоев, перфорированных круглыми отверстиями. Один слой тарелки может поворачиватъся откос- Зр с тельно другого, вследствие чего изменяется степень совмещения отверсl тий и свободное сечение тарелки (2).

Недостаком данного устройства является невысокая точность регулирования свободного сечения тарелки, раз. ница в размерах и форме отверстий тарелки, образующихся при повороте одного ее слоя относительно другого, что не дает равномерного распределения свободного сечения тарелки по ее площади и одинаковой гидродинамической обстановки в различнык ее частях, Известна массообменная колонна, секционированная двухслойными тарелками с нижним подвижньве слоем, поворачивающимся вокруг центральной осн, у которой с целью равномерного распределения свободного сечения тарел-. ки по ее плоскости, обеспечения независимости максимального рабочего уг« ла поворота нижнего слоя относительно верхнего и повышения точности регулирования свободного сечения тарелки каждый слой тарелки выполнен в виде ленты в форме спирали.Архимеда (3) .

Недостаком аппарата данной конструкции является то. что диапазон из"

738631 менения величины свободного сечения тарелок не может прев ыша т ь 50% . это ограничивает пределы изменения рабочих нагрузок аппарата по газу и жидкости, в пределах которых обеспечивается устойчивая и эффективная его работа.

Целью изобретения является расширение диапазона изменения нагрузок колонны по газовой и жидкой фазам. указанная цель достигается тем, что каждый слой тарелки, снабжен буртиками, причем нижний край буртика

" неподвижного слоя расположен на уровне нижележащего подвижного слоя.

На фиг. 1 изображен продольный разрез колонны; на фиг. 2 — многослойная поворотная тарелка, разрезу . на фиг. 3 — вид по стрелке A ф иг. 2.

Массообменная колонна состоит иэ корпуса 1, разделенного на секции многослойными тарелками 2. Каждая 20 тарелка снабжена исполнительными механизмами 3 и 4 и стабилизирующим регулятором 5 массы слоя жидкости.

Работой колонны 1 и исполнительного механизма 3 управляет автоматический 25 регулятор б.

Многослойные тарелки состоят иэ нескольких слоев, каждый из которых в отдельности представляет собой спираль Архимеда специального профиля с одинаковым шагом. Верхний слой

7 неподвижен,все остальные слои 8 могут поворачиваться вокруг централь-,. ной оси 9. Верхний неподвижный слой снабжен снизу буртиком 10, который по высоте достигает самый нижний слой тарелки. Подвижные слои имеют систему буртикон 11, позволяющую переда-нать вращение всем слоям от нижнего слоя, приводимого но вращение с помощью исполнительного механизма че- 40 рез шестерню 12 и зубчатое колесо 13, закрепленное на нижнем слое. Зацепление соседних подвижных слоев осуществляется с помощью трех буртиков, два из которых расположены на одном, а третий на другом слое ° Каждый слой тарелки своей периферийной частью свободно лежит на кольцевом выступе ,14 корпуСа тарелки.

Колонна работает следУющим обра- у зом.

Вращение от исполнительного механизма через шестерню 12 и зубчатое колесо 13 передается нижней спирали, при повороте которой относительно вышележащей происходит изменение неличины свободного сечения тарелки.

Свободный поворот нйжнего слоя (без зацепления с вышележащим) обеспечивает изменение величины свободного сечения, равное 3„ „,/п, 60 где 3 — максимальная величина

pose св ободного сечения тарелки; .

n — число подвижных слоев тарелк и . 65

Каждый вышележащий слой начинает поворачиваться нокруг центральной оси только тогда, когда буртик этого слоя входит в зацепление с буртиком нижележащего слоя с внутренним относительно центральной оси (при уменьшении свободного сечения или с внешним при увеличении).

Колонна позволяет проводить массообменные процессы в непрерывном, полунепрерывном и периодическом режимах.

В непрерывном режиме на верхнюю тарелку колонны подается исходная жидкая фаза, снизу в колонну подается газ (пар). Жидкая фаза непрерывно перетекает с тарелки на тарелку и выводится снизу колонны. На каждой тарелке колонны сЬэдается арботажный слой жидкости, масса которого поддерживается автоматически с помощью регулятора 5. Стабильность гидродинамического режима в колонне, а следовательно, и стабильность массообменного процесса н условиях изменяющихся нагрузок по жидкости или по газу обеспечивается тем, что любое возмущение по расходу фаэ компенсируется соответствующим изменением неличины свободного сечения тарелок с помощью автоматического регулятора 6. Например, при увеличении расхода газа регулятор б с помощью ис полнительных механизмов 3 Увеличивает свободное сечение тарелок таким образом, что масса жидкости, удерживаемой на каждой из тарелок, остается постоянной и равной заданной.

В полчнепрерынном режиме газовая фаза подается н колонну непрерывно, а жидкая фаэа периодически один раэ в течение цикла работы. Работой колонны упранляет программный регулятор 6. В исходном положении нсе тарелки колонны находятся н закрытом подожении, при этом их свободное сечение таково; что они пропускают только raэ и не пропускают жидкость, на каждой тарелке колонны имеется слой жидкости. Перемещение жидкости по колонне и подача исходной порции жидкой фазы на верхнюю тарелку происходит следующим обра эом. Программный регулятор 6 подает команду исполнительному механизму нижней тарелки 3 на увеличение ее свободного сечения до максимума. При этом слой жидкости из нижней секции проваливается через тарелку и выводится иэ колонны.

После этого по-команде регулятора б нижняя тарелка закрывается. 3атем открывается вышележащая тарелка, и слой жидкости с нее перетекает на нижнюю. Аналогичным образом производится последовательное перемещение всех остальных слоев жидкости. После опорожнения верхней тарелки на нее по команде программного регулятора 6 подается порция исходного сорбента.

738631

Через некоторое время, продолжительность которого определяется услов нями конкретного технологического процесса, перемещение жидкости по тарелкам аппарата и подача порции исходного сорбента повторяется.

Работа, колонны в полунепрерывном режиме приводит к устранению продольного перемешивания жидкости, увеличению средней за время цикла движущей силы массообмена и, в итоге, к повышению эффективности массообменного процесса по сравнению с непрерывным.

В периодическом режиме сначала производится заполнение тарелок ко-, лонны жидкой фазой, а по окончанию процесса одновременное опорожнение всех тарелок колонны. Секционированне колонны в данном случае приводит к увеличению степени извлечения целевого компонента из газовой фазы..

Предложенная массообменная колонна 29 позволяет существенно раСШирить диапазон допустимых нагрузок аппарата по жидкости и газу, обеспечить высокую эффективность протекания массообменного процесса в условиях любых эксплуатационных возмущений входных параметров процесса.

Формула изобретения

Массообменная колонна, содержащая провальные многослойные тарелки переменного свободного сечения, выполненные в форме спирали Архимеда с верхним неподвижным и нижним подвиж

HHM слоями и исполнительный механизм, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона изменения нагрузок колонны по газовой и жидкой фазам, каждый слой тарелки

I снабжен буртиками, причем нижний край буртика неподвижного слоя рас" положен на уровне нижележащего подвижного слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 388757; кл. В 01 D 3/30, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

В 102778, кл. В 01 D 3/30, 1960.

3. Авторское свидетельство СССР

В 389806, кл. В Ol D 3/30, 1972 (прототип).

738631

Фыг. 2

Тирам 809 Подлисное

ЦНИИПИ Государственного ксмитета СССР. no делам изобретений и открытий

113035, Иосква, В-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2713/5

Филиал ППП Патент, г. Умгород, ул. Проектная. 4

Составитель С. Баранова

Редактор Л. Курасова Техред О.АидрейкО Корректор С. Щомак