Массообменный аппарат

 

ОП ИС

ИЗОБР

К АВТОРСКОМ

Союз Советскии

Социалистических

Республик (61) Дополнительное (22) Заявлено 02.11.7 с присоединением зая (23) Приоритет—

Опубликовано 1

Дата опубликов

Государственный комитет по делам изобретений и открытий

Ю. В. Ердяков, Н. Г. Павлов, Г. А. Мартиновский, Г. В. Брой-Каррэ, А. И. Лапшов, Е. К. Кузьмин, Ф. Г. Федосеев, Б. Л. Ирхин, Н. С. Васильева и В. A. Драч (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов нефтехимической, химической и т. п. технологии, реализуемых на гетерогенных системах жидкость-газ, жидкость-жидкость-газ и т. п. и может быть использовано в нефтехимии.

Известен аппарат для проведения массообменных процессов в гетерогенной системе газ-суспензия, выполненный в виде вертикальной колонны, в которой на расстоянии друг от друга по высоте аппарата установлены газораспределительные устройства, ре- то диспергирующие газовую фазу. Каждое из газораспределительных устройств собрано из двух полых усеченных конусов, большие основания которых герметично прилегают к стенке колонны, а усеченные вершины (меньшие основания) наглухо соединены с 15 тарелкой, перфорированной отверстиями и установленной между ними jlj.

В известном аппарате объем, заключенный между внешними поверхностями усеченных полых конусных вставок и внутренней поверхностью колонны, исключен из реакционного объема. Кроме того, обеспечение герметичности в местах стыковки больших оснований конусных вставок с корпусом аппарата усложняет конструкцию аппарата и его монтаж.

Известен также массообменный аппарат, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, расположенные по оси корпуса большие и малые усеченные конусы, направленные меньшими основаниями навстречу друг к другу и отделяющие от корпуса кольцевые зазоры, барботеры и штуцеры (2) .

Известный аппарат имеет следующие недостатки.

На выходе газовых пузырей через усеченную вершину большей конусной вставки наблюдается неравномерное распределение газа по площади усеченной вершины конусной вставки. Газовые пузыри оказываются в большей степени сконцентрированными вблизи окружности основания усеченной вершины и в меньшей степени по оси аппарата.

Аналогичное явление происходит и на выходе газовой фазы из кольцевого зазора, образованного стенкой колонны и большим основанием меньшей конусной вставки. В этом случае концентрация газовых пузырей вблизи окружности основания вставки больше, чем у стенок аппарата. Причем, с

747483

Формула изобретения

Ý5

4S

so

55 з увеличением диаметра аппарата этот эффект усиливается. Так как промышленные колонны могут иметь диаметр до 10 м, то в таких аппаратах неравномерность распределения газовой фазы в отмеченных зонах может быть весьма значительной. Последнее приводит к ослаблению циркуляционного движения в зонах между вставками, к усилению стесненности газовых пузырей, способствующей увеличению их размеров и соответственно ведущей к уменьшению межфазной поверхности. Все это способствует падению объемных коэффициентов массопередачи.

С целью повышения объемных коэффициентов массопередачи, аппарат снабжен перфорированными горизонтальными дисками, закрепленными на меньших основаниях больших усеченных конусов, и кольцами, закрепленными между корпусом и большими основаниями малых усеченных конусов, причем дополнительно аппарат снабжен установленными под дисками и кольцами радиальными пластинами, делящими их на секторные ячейки.

На фиг. 1 изображен продольный разрез общего вида аппарата; на фиг. 2 узел А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел Б на фиг. 1.

Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, крышки 2 и днища 3, барботеров 4, штуцеров 5, металлических стержней (труб)

6, на которых жестко закреплены конусы 7 перфорированных колец 8 и дисков 9, закрывающих меньшие вершины конусов 7.

Для равномерного распределения газа под кольцами и дисками их площадь разбита на секторные ячейки с помощью пластин 10, установленных перпендикулярно и герметично к боковым поверхностям усеченных полых конусов и к поверхности колец и дисков.

Аппарат работает следующим образом.

Газовые пузыри, диспергируемые в жидкость барботером 4, поднимаясь вверх, собираются внутренней боковой поверхностью большего конуса 7 под диском 9. Последнее происходит в основном в силу того, что площадь кольцевого зазора у конуса значительно меньше площади его меньшей вершины, а сам конус опрокинут вершиной вниз. В результате под диском образуется газовая подушка, откуда газ, проходя через отверстия в диске, редиспергируется в следующую зону. Так как диаметр диска меньше диаметра корпуса, то за ним создается неравномерное распределение пузырей по сечению аппарата, что ведет к появлению интенсивной циркуляции жидкости.

Газовые пузыри, набегая на усеченную вершину малого конуса, отклоняются к стенке колонны и собираются под кольцевым 8.

После редиспергирования газа через отверстия кольца, газовые пузыри относительно равномерно распределены над ним, но их

f0

f5 и

ZS

Зо

4 концентрация в центральной части сечения колонны значительно меньше. Это вызывает интенсивную циркуляцию жидкости. но уже с обратным направлением, чем в предыдущей зоне. В результате часть жидкости, проскакивая через диск 9 в нижележащую зону, способствует дополнительному отклонению в этой зоне пузырей к стенке колонны.

Затем пузыри вновь собираются под диском.

Таким образом, процесс редиспергирования периодически повторяется, то через диск то через кольца.

В случае установки пластин наблюдается более равномерное распределение газа под дисками и кольцами и соответственно, более равномерное его редиспергирование через все их отверстия.

Предлагаемый аппарат позволяет за счет периодического редиспергирования газовой фазы через отверстия и за счет относительно равномерного распределения пузырей в требуемых сечениях колонны, что ликвидирует локальную стесненность пузырей, как это имеет место в аппарате с конусными вставками без дисков, добиться повышения объемных коэффициентов массопередачи. Кроме того, установка дисков и колец позволяет более строго отделить одну зону смешения от другой и этим дополнительно снизить продольное перемешивание по высоте аппарата.

При использовании предлагаемого аппарата, например, в процессе окисления изопропилбензола в производстве фенол-ацетона кумольным методом ожидается увеличение скорости реакции окисления в 1,2 раза и повышения селективности процесса на 2—

4 /о, l. Массообменный аппарат для проведения гетерогенных процессов, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, расположенные по оси корпуса большие и малые усеянные конусы, направленные меньшими основаниями навстречу друг другу, барботеры и штуцеры, отличающийся тем, что, с целью повышения объемных коэффициентов массопередачи, за счет увеличения поверхности контакта он снабжен перфорированными горизонтальными дисками, закрепленными на меньших основаниях больших усеченных конусов и кольцами, закрепленными между корпусом и большими основаниями малых усеченных конусов.

2. Массообменный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен установленными под дисками и кольцами радиальными пластинами.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ЧССР № 88401, кл. 12 g 1/01.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2527120, !977 (прототип) .

747483

9>еп 4

Составитель А. Тарасов

Редактор Н. Горват Техред К. Шуфрич Корректор В. Синицкая

Заказ 4301/1 Тираж 809 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4