Массообменный аппарат

 

407

Союз Советских

Социалистически1

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.05.78 (21) 2648908/23-2 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 07.10.80. Бюллетень

Дата опубликования описания 07.10 (51) М. Кл.

В 01D 3/22

В 01D 3/30

//С 12F 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.015.23.05 (088.8) (72) Авторы изобретения И. М. Аношин, Н. П. Рябченко, М. И. Сухина и П. П. Любченков (71) Заявитель

Краснодарский политехнический институт (54) МАССООБМЕН Н Ы и АП ПАРАТ

Изобретение относится к конструкции массообменных аппаратов для взаимодействия пара (газа) с жидкостью в закрученном парожидкостном потоке и может быть применено в процессах ректификации и абсорбции в пищевой, фармацевтической и химической промышленности.

Известна конструкция массообменного аппарата с закрученным парожидкостным потоком, в корпусе которого расположены вихревые элементы (11.

Известен аппарат, представляющий собой вертикальную колонну с закрепленными по высоте в ней чешуйчатыми тарелками и персливной системой, включающей в себя переливной карман и переливныс трубы с гидрозатвором,(2).

Однонаправленные чешуйки придают пару закрученное движение, пар за счет сил трения закручивает жидкость. Закрутка жидкости приводит к возникновению больших радикальных скоростсй (под действием центробежных сил), что уменьшает время контакта фаз. жидкость проскальзывает основную зону контакта и накапливается над переливной системой, а это снижает интенсивность массообмена.

Целью изобретения является интенсификация процесса массообмена путем создания многократной рециркуляции жидкости, обеспечения равномерного слоя на тарелке и увеличения поверхности контакта.

Сущность изобретения заключается в том, что каждая тарелка снабжена в централь5 ной части установленным под ней стаканом с патрубками, соединенными с переливным карманом, при этом часть тарелки, расположенная под трубками, выполнена с кольцевым пазом, а часть тарелки между труб10 ками выполнена с чешуйками. Аппарат снабжен в нижней части устройством для распределения газа в виде трубы с разным диаметром отверстий.

На фиг. 1 изображен вертикальный раз15 рез аппарата; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б фиг. 1; на фиг. 4 — сечение направляющей чешуйки, на фиг. 5 — схема ввода в аппарат пара через барботер.

20 Аппарат состоит из корпуса 1 с закрепленными в нем горизонтальными тарелками 2 с однонаправленными чешуйками, переливных труб 3, расположенного под ним кольцевого паза 4, горизонтальных (рецир25 куляциоиных) патрубков 5, соединяющих переливной карман б и рециркуляционный стакан 7, часть полотна тарелки 8 между трубками выполнена с чешуйками и разделяет стакан 7 и кольцевой паз 4, барботера

30 9, находящегося в нижней части аппарата, ке при постоянной энергии вращения вызывает уменьшение радиального смещения, а следовательно, и более равномерную толщину слоя, что исключает проскок газовой фазы минуя основную зону массообмена, то есть интенсифицирует массообмен.

Для интенсификации процесса массообмена в нижней части аппарата в месте ввода пара барботер снабжен отверстиями только на боковой поверхности барботера (труб) 9, а это позволяет распределить весь пар более равномерно в горизонтальной плоскости. Параболические траектории струй пара (см. фиг. 5) имеют большую длину пути по сравнению с обычным вводом пара, а следовательно, таким образом удается в нижней части аппарата развивать большую поверхность и время контакта фаз. При этом желательно выполнять отверстия чередующегося диаметра, диаметр нечетных отверстий не равен диаметру четных (см. фиг. 5), что обеспечивает более равномерное распределение пара по сечению аппарата и увеличивает турбулизацию жидкости в нижней части аппарата, Таким образом чешуйчатый аппарат с рециркуляций жидкой фазы обладает рядом преимуществ по сравнению с выбранным прототипом.

Во-первых, он позволяет организовать многократную рециркуляцию жидкой фазы в пределах одной тарелки, что увеличивает время контакта фаз и способствует повышению эффективности аппарата.

Во-вторых, данная конструкция сохраняет рабочий режим при колебании подачи жидкости, что упрощает эксплуатацию аппарата.

В-третьих, на тарелке обеспечивается более равномерный слой жидкости, что приводит к более интенсивному взаимодействию фаз на тарелке, так как исключается проскок газовой фазы по пути наименьшего сопротивления (в месте меньшей толщины слоя), минуя зону основного контакта.

В-четвертых, в нижней части аппарата в месте ввода острого пара происходит более интенсивное взаимодействие фаз и равномерное распределение пара по сечению аппарата, что увеличивает интенсивность массообмена.

Как показывают предварительные расчеты, ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого аппарата в спиртовой промышленности составит не менее

50 — 60 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Массообменный аппарат, включающий вертикальный корпус, внутри которого по высоте его установлены горизонтальные чешуйчатые тарелки с персливным устройством в виде переливного кармана и труб, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена путем.Ф, с - ""g 768407 с / патрубка подвода пара (газа) 10 и патрубка 11 для отвода жидкой фазы. В полотне тарелки 2 изготавливают однонаправленные чешуйки 12, полученные методом просечки или любым другим методом. 5

Работает аппарат следующим образом.

Паровая фаза поступает в аппарат снизу через патрубок 10 и барботер (трубу) 9, жидкая фаза подается в аппарат сверху и стекает из переливного кармана 6 вышеле- )p жащей тарелки 2 через переливные трубы

3 в кольцевой переливной паз 4 нижележащей тарелки 2. Жидкость растекается по полотну тарелки и контактирует с вращающимся потоком пара, выходящим из одно- 1 направленных чешуек 12. Пар закручивает жидкость за счет сил трения. Жидкость вращается и под действием центробежных сил отбрасывается к периферии тарелки.

Поверхность жидкости приобретает вид па- 20 раболоида вращения, что приводит к созданию разности статического давления в жидкости у стенки и в центре аппарата, под действием создавшегося градиента давления жидкость из переливного кармана 6 по рециркуляционным патрубкам 5 устремляется к центру тарелки в рециркуляционный стакан 7, из которого поступает на тарелку

2, опять контактирует здесь с выходящим из чешуек 12 паром, интенсивно перемеши- зр вается и закручивается.

Для исключения попадания жидкости из переливных патрубков 3 в рециркуляционный стакан 7, а из него в рециркуляционные патрубки 5, минуя зону массообмена, жидкость с вышележащей тарелки вводится в кольцевой переливной паз 4, отделенный от рециркуляционного стакана 7 разделительным полотном тарелки 8 с однонаправленными чешуйками 12. Пар, выходя- 4р щий из чешуек полотна 8, отсасывает жидкость к периферии за счет центробежных сил, таким образом, исключается возможность перетекания жидкости по рециркуляционным патрубкам 5, минуя зону контак- 4я та. Одновременно увеличивается количество рециркулирующей жидкости, за счет обеспечения направленного движения всей жидкости из переливных труб 3 от паза 4 к переливному карману 6. Часть жидкости яп из переливного кармана 6 попадает на нижележащую тарелку через переливные трубы 3, а часть участвует в рециркуляции. В случае прекращения подачи жидкой фазы в аппарат тарелки будут продолжать работать некоторое время за счет рециркуляции жидкости, находящейся на них. Тем самым обеспечивается сохранение рабочего режима при случайных прерываниях подачи жидкой фазы. Рециркуляция жидкости gp в пределах одной тарелки позволяет создать относительно большее орошение чешуйчатой тарелки и тем самым обеспечить более равномерную толщину слоя жидкости. Увеличение массы жидкости на тарел- 65 создания многократной рециркуляции жидкости, обеспечения равномерного слоя на тарелке и увеличения поверхности контакта, каждая тарелка снабжена в центральной части установленным под ней стаканом с патрубками, соединенными с переливным карманом, при этом часть тарелки, расположенная под трубами, выполнена с кольцевым пазом, а часть тарелки между трубами выполнена с чешуйками.

768407

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен в нижней части устройством для распределения газа в виде трубы с разным диаметром отверстий.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 232189, кл. В 01D 3/30, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

10 № 666597, кл. В 01D 3/22, 1974 (прототип).

768407

А-А из. 2

Фиг. 4 ф г

Составитель А. Сондор

Редактор Л. Курасова Техред О. Павлова Корректор О. Гусева

Заказ 2272/2 Изд. № 529 Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

I !

Ir !! !

>)! ) I

)