Массообменный аппарат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Ф г, (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (si) K ç (22} Заявлено 07. 06. 79 {21) 2776589/23-26 с присоединением заявюе HP (23) Приоритет В 01 0 3/.20 Государственный коиитет СССР по деяаи изобретений н открытий Опубликовано 300381.бюллетень Й9 у2 (53) УДК 66.015. .23.05(088.8) Дата опубликования описания 030481 (72) Автор изобретения 3. Н. Иемедляев (71) Заявитель (54) ИАССООБИЕННЫЙ АППАРАТ Изобретение относится к конструк- циям массообменных аппаратов, применяемых в химической, нефтехимической и других смежных отраслях промышленности. Известен массообменный аппарат, в котором переток жидкости между контактными тарелками осуществляется с помощью переливных устройств с .затвор. ной перегородкой на выходе PJ . Недостатком извеСтного аппарата является недостаточная пропускная способность, которая объясняется тем, что она определяется либо верхним пределом работы контактной тарелки, 15 либо переливного устройства, т;е..от сутствует взаиморегулирование .их. работы, причем такое взаиморегулирование, когда функционирующая контактная тарелка способствовала бы расширению 20 диапазона работы переливного устройства и наоборот.Этот аппарат обладает также недостаточной массообменной способностью, которая объясняется тем, что она on- 25 ределяется лишь массообменной способ- ностью контактных тарелок, т.е. жид- . кость в период ее нахождения в переливных устройствах никак не участвует в процессе масообмена. зо Известному аппарату присуща также нерациональность использования объема, заключающаяоя B том, что он содержит значительные неиспользуемые межтарельчатые пространства над и под переливными устройствами. . Кроме пер численных недостатков, в известном аппарате не обеспечивается безударный ввод жидкости на контактную тарелку и для ее равномерной и эффективной работы предусматривается глухой участок у затворной перегородки, что также нерационально. Известен аппарат для контактирования газа и жидкости, в котором переток последней с одной контактной тарелки на другую осуществляется с помощью переливных устройств с затворной перегородкой на выхоце и устройством для азрирования жидкости после прохождения ею затворной перегородки, но перед попаданием на контактную тарелку (2J . Этому аппарату также.,присущи недостаточная пропускная и массообменная способности и нерациональное использование его объема. Известен также массообменный ап парат, в котором переток жидкости между контактными тарелками осущест816476 в массообменную способность. аппарата при значительном росте его пропуск65 вляется с помощью заглубленных переливных устройств. Аппарат содержит корпус с разложенными внутри него контактными тарелками и заглубленны,ми переливными устройствами (3).. Недостатками известного аппарата являются недостаточная пропускная и массообменная способность, а также нерациональное использование его объ" ема, объясняющиеся описанными выше причинами. Цель массообменного аппарата — расширение рабочего диапазона за счет обеспечения вэаиморегулирования работы контактных тарелок и переливных устройств, интенсификация массообмена и наиболее рациональное использова- ние объема аппарата. Поставленная цель достигается тем, что переливное устройство имеет О-образную форму и выполнено в виде двух камер, внутренняя из которых снабжена 20 .продольной перфорированной перегородкой, один конец которой соединен с тарелкой, а другой с нижней частью переливного устройства. Аппарат данной конструкции функци- yg .онирует в широком интервале нагрузок и обладает повышенной пропускной и массообменной способностями при наиболее рациональном использовании его объема. Кроме того, в аппарате производится интенсификация теплообмена как контактного, так,и через стенку пере-. .ливных Устройств для доведения температуры жидкости до температуры кипения в период ее поступления на 35 каждую контактную тарелку. Увеличение нагрузок как по газу (пару), так и по жидкости вызывает . увеличение гидравлического сопротивления контактной тарелки, что неиз- 40 бежно приводит к понижению уровня жидкости в одной из камер меньшего колена О-образного переливного устройства, а именно в камере, связанной непосредственно с пространством. 45 под тарелкой. Падающий уровень оголяет продольную перфорированную. перегородку и часть газа (пара) устремляется в камеру, связанную непосредственно с пространством над тарелкой и начинает питать ее жидкостью в режиме газлифта, сопровождающегося ин.тенсивным тепломассообменом. С увеличением нагрузок саморегулирующаяся зона барботажа расширяется, зародившийся процесс обмена им:пульсом, теплом и веществом нарастает и обеспечивает: рост пропускной способности переливного устройства .при резком падении уровня в его большем колене вследствие увлечения жид- 6G кости потоком газа (пара) и большой разности плотностей чистой и аэрированной жидкости, ощутимый вклад ной споообности по газу (пару), блаодаря возникновению саморегулируюейся новой рабочей площади и ее качественному и количественному развитию. Наибольший эффект обнаруживается тогда, когда большее из колен Д -образного переливного устройства имеет максимально возможную высоту, т.е. до 2-х межтарельчатых расстояний. На фиг. 1 показан предлагаемый an парат с ситчатой тарелкой, в разрезе; на фиг. 2 — то же, с прямоточными контактными устройствами. Он состоит из корпуса 1, контактных тарелок 2 и 3 U-образного переливного устройства 4 с разновеликими коленами (камерами) и продольной перфорированной перегородки 5, разделяющей меньшую (внутреннюю) из камер на две камеры 6 и 7, первая из которых сообщается с пространством непосредственно под тарелкой, а вторая с пространством непосредственно над тарелкой, на которую поступает жидкость. Один конец перегородки соединен с тарелкой, а другой — с нижней частью переливного устройства. Аппарат работает следующим образом. Жидкость после очередного взаимодействия с поднимающимся по аппарату газом (паром) сливается с контактной тарелки 3 в U-образное переливное устройство 4 для дальнейшего поступления на нижележащую контактную тарелку 2. Вследствие положительной разности давлений до и после тарелки уровень жидкости в камере б всегда ниже ее уровня в камере 7, что обусловливает расход части газа (пара) сквозь перфорированную перегородку 5 и возникновение в камере 7 гаэлифта, увеличивающего скорость жидкости в переливном устрой- . стве и сопровождающегося высокоинтенсивным тепломассообменом. Дальнейшее взаимодействие фаз осуществляется на контактной тарелке 2, после чего жидкость сливается в следующее переливное устройство для поступления на нижележащую тарелку, а гаэ (пар) поднимается к вышележащей тарелке 3 и т.д. Характерно, что в предлагаемом массообменном аппарате температура жидкости доводится до температуры кипения в период ее поступления на каждую контактную тарелку, что, как известно, оптимизирует их работу. Принципиальным достоинством предлагаемого аппарата является то, что возникновение и развитие новой рабочей площади, т.е. возникновение качественное и количественное раз> витие высокоинтенсивных процессов обмена импульсом, теплом и веществом между газом (паром) н жидкостью в период ее нахождения в переливном 816476 Формула изобретения устройстве есть функция нагрузок ,по фазам. Автоматическое вэаиморегулирование работы контактных тарелок и Ообразных переливных устройств обес" печивает повышение пропускной и массообменыой способностей аппарата на 30-50% при межтарельчатом расстоянии Н500 мм по сравнению с аппаратом известной конструкции. Это значит, что диаметр аппарата может быть уменьшен более чем в 1,2 раза, а его рабочая высота в среднем в 1,4 раза, вследст-. вие уменьшения числа необходимых кон- тактных тарелок, при прочих равных условиях. Очевидно, что при переходе к аппа- <5 ратам, оснащенным многопоточными контактными тарелками положительный эффект еще более значителен. Кроме того, наиболее прогрессивные на сегодняшний день скоростные массо- 20 обменные аппараты, оснащенные контактными тарелками с прямоточными элементами (фиг. 2) способны эффективно работать при скоростях на порядок превышающих допустимые скорости газа (па-р ра) по аппарату, осйащенному традиционными, например, ситчатыми контактными тарелками (фиг. 1), но обладают повышенным гидравлическим сопротивлением, достигающим 500-600 мм вод.ст. и более на одну контактную тарелку. Таким образом, чтобы избежать захлебывания переливных устройств приходится принимать межтарельчатые расстояния, как правило, превышающие 500600 мм, в то время как длина прямоточных элементов обычно составляет 150-250 мм, а необходимость в межтарельчатом сепарационном объемЕ и скоростных аппаратах отсутствует. Предлагаемая конструкция позволя- 40 ет осуществить выбор межтарельчатого расстояния лишь с учетом оптимальной длины прямоточных контактных элемен-тов, так как плотность аэрированной жидкости в меньшем колене 0-образного переливного устройства меньше плотности чистой жидкости в большем колене в 2-5 раз,, что например, при высоте меньшего колена в 400 раз приводит к снижению уровня жидкости в большем колене на 200-320 мм и это без учета увлекающего воздействия газа пара) на жидкость в меньшем колене переливного. устройства. В предлагаемом аппарате достигается наиболее рациональное использование его объема. Массообменный аппарат для систем газ (пар) -жидкость, содержащий корпус с размещенными внутри него контактными тарелками и переливными устройствами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона за счет обеспече- ния взаиморегулирования работы кон.тактных тарелок и переливных устройств, интенсификации массообмена и наиоолее рационального использования объема аппарата, каждое переливное устройство имеет U --образную форму и выполнено в виде двух камер, внутренняя из которых снабжена продольной перфорированной лерегородкоф, один конец которой соединен с тарелкой, а другой с нижней частью лереливного устройства. Источники информации, принятые во вннмание.при экспертизе 1. Александров И. A. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М., "Химия", 1971, с. 197. 2. Патент США 9 2693949, 1954. 3. Хамди A. М., Скобло A И., Молоканов Ю. К. Химия и технология топ-. лива и масел. 1963, Р 2, с. 31 (прототип) . 816476 Составитель A. Сондор Редактор е. куции техред и.кот ко РектоР м. коста Заказ 1083/4 Тираж 706 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 Раушская наб. д. 4 5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 !
