Контактное устройство для ректифи-кационных и абсорбционных колонн

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.. саид-ву (22) Заявлено 250679 (21) 2784745/23-26

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>8 1 648 1 (51)М. Кл.

В 01 0 3/22 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300381. Бюллетень №

Дата опубликования описанию 10 ° 04 - 81 (53) УДК 66.048. .375(088 ° 8) - - = m,. r

В.А.Вальдман, В.Г.Гореченков и Е.Н.К стантянов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

j,s fjV °, Краснодарский политехнический инстит (54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЧ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ

И AHCOPEDHOHHHX КОЛОНН

Изобретение относится к химическому и пищевому аппаратостроенив, конкретнее к контактным устройствам для осуществления процессов неадиабатической ректификации и абсорбции с подводом или отводом тепла в зоне массообмена.

Известна провальная тарелка, включающая решетку из трубчатых элементов, соединенных с коллекторами для подвода и отвода тепла С12.

Недостатком этой тарелки является снижение эффективности теплои массообмена за счет того„ что слой парс (газо)-жидкостной смеси над решеткой охватывает малоразвитую теплопередающув поверхность ряда прямых трубок, через которые циркулирует хладагент (теплоноситель); в теплосъеме, в основном, участвует верх трубок, а низ омывается . восходящими потоком пара (газа), вследствие чего обеспечивается низкое значение коэффициента теплоот- дачи со стороны парового (газовога) потока и„ следовательно, невысокая эффективность массообмена между паром (газом) и жидкостью. Уменьшение теплопередаищей поверхности происходит также за счет того, что значительная доля поперечного сечения колонны приходится на щели, внутри . 5 которых теплосъем сведен к минимуму.

Таким .образом, поверхность теплопередачи в расчете на единицу объема колонны, занимаемого тарелкой, невелика. !

О Цель изобретения — повышение эффективности процессов тепломассообмена за счет увеличения удельной поверхности теплопередачи, расширения поверхности теплосьема.

Указанная цель достигается тем, что трубчатые элементы выполнены спиралевидными и снабжены полыми .спиралевидными вкладьпиами, соосно установленными внутри элементов и

2О перфорированными гребенками, установленными между трубчатыми элементами и вкладышами.

Целесообразно, с целью улучшения гидравлических условий взаимодей25 ствия пара (газа) с жидкостьв за счет дополнительной задержки и секционирования, трубчатые элементы в месте стыка соседних элементов снабжать горизонтальными перфорированными пластинами с зубчатыми кра816481 ями с прикрепленными к ним вертикальными сплошными перегородками.

На фиг.. i показано взаимное расположение трубчатых элементов решетки, вкладышей, гребенок, продольный разрез; на фиг. 2 — направление витков соседних элементов, размещение вкладышей, вид сверху; на фиг. 3 разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 4 узел j нHа ф иHг . 1; на фиг. 5 — вид

Б на фиг. 4.

Контактное устройство включает решетку из расположенных на одном уровне примкнутых трубчатых элементов 1, выполненных спиралевидными с одинаковым шагом трубок, образующих между витками щели равной ширины; соседние элементы имеют встречное направление витков. Трубчатые элементы снабжены полыми спиралевидными вкладышами 2 с обратным по отношению к элементам заходом спирали, перфорированными гребенками

3, установленными между трубчатыми . элементами и вкладышами. Снаружи гребенок расположены прямоугольные гребни 4, прилегающие к поверхности трубок в промежутках между Витками, шаги расположения гребней и витков трубчатых элементов совпадают. Стыки соседних элементов перекрываются, опираюцимися на трубки горизонтальными перфорированны-ми пластинами 5; пластины имеют прямоугольные зубцы 6, при помощи которых они соприкасаются с поверхностью трубок; шаги расположения зубцов и витков элементов также совпадают. К пластинам посередине прикренлены вертикальные сплошные перегородки 7.

Устройство работает следующим образом.

Пар (газ) и жидкость проходят противотоком через одни и те же щели между витками трубчатых элементов 1. При взаимодействии пара (газа) и жидкости на решетке образуется слой парс (газо)-жидкост- ной смеси, которая стекает через цели в верхней части трубчатых элементов, омывает поверхность спиралевидных вкладышей 2,и проваливается через щели в нижней части элементов на нижележащую контактнув ступень. Встречное направление вит.— ков соседних элементов и обратный по отношению к ним заход спирали вкладышей способствует перераспределению пара (газа) и жидкости при их контактиррвании. Для отвода (подвода) тепла в зоне тепломассообмена через трубчатые элементы и полые вкладыши циркулирует хладагент (теплоноситель}. Гребенки 3 соединяют трубчатые элементы и вкладыши в единую теплопередающув по. верхность; соприкосновение гребе65

Формула изобретения

1. Контактное устройство для ректификационных и абсорбционных колонн, нок с трубками достигается при помощи прямоугольных гребней 4. Пластины 5 создают дополнительную задержку жидкости над стыками элементов, зубцы 6 обеспечивают соприкосновение пластин с поверхностью трубок и их опору на трубки соседних элементов. Секционирование паро (газо)-жидкостной смеси в.поперечном сечении колонны производится вертикальными перегородками 7. Наличие перфорации гребенок и пластин способствует увеличению свободного сечения решетки.

Процесс массообмена осуществляется при барботаже. Турбулизованный слой наро (газо)-жидкостной смеси охватывает теплопередавщув поверхность контактного устройства, образованную сочленением трубчатых элементов, вкладышей и гребенок. Повы20 шение эффективности процесса тепло- обмена происходит за счет высокоразвитой поверхности спиралевидных вкладышей, через которые циркулирует тот же хладагент (теплоноситель), 25 при этом поверхность теплопереда-. чи, приходящаяся на единицу объема колонны занимаемого контактным устройством, значительно возрастает.

Спиралевидная форма .трубчатых элементов и вкладышей улучшает условия теплоотдачи как со стороны хладагента (теплоносителя), так и со стороны двухфазной системы пар (газ)жидкость, при этом увеличивается

35 общий коэффициент теплопередачи °

В -контактном устройстве расширя.ется зона массообмена вдоль развитой поверхности теплосъема благодаря задержке жидкости в местах соприкосновения гребенок с трубча40 тыми элементами и вкладышами. дополнительная задержка жидкости над стыками трубок соседних элементов и секционирование паро (газо)-жидкостной смеси в поперечном сечении ко45 лонны улучшают гидравлические условия взаимодействия фаз и способству-; ют повышению эффективности массообмена.

Таким образом, в контактном устройстве с трубчатыми элементами, снабженном полыми спиралевидными вкладышами, перфорированными гребенками и пластинами с вертикальными сплош ными перегородками, создаются более

55 . благоприятные условия для улучшения теплопередачи .между двухфазной системой пар (газ)-жидкость и хладагентом (теплоносителем), что в данном случае повышает и эффективность массопередачи между паром (газом) и жидdG костью.

816481

5 ч а ю ш е е с я тем, что, с целью улучшения гидравлических условий взаимодействия пара (газа) с жидкостью за счет дополнительной задержки и-секционирования, трубчатые элементы в месте стыка соседних эле" ментов снабжены горизонтальными перфорированными пластинами с зубчатыми краями с прикрепленными к ним вертикальны!.и сплошными перегородками. включавшее решеткн из трубчатых элементов, соединенных с коллекторами для подвода и отвода тепла, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процессов . тепломассообмена за счет увеличе- ния удельной поверхности теплопередачи, расширения поверхности те- . плосъема, трубчатые элементы выполнены спиралевидными и снабжены полыми спиралевидными вкладышами, соосно установленными внутри элементов и перфорированными гребенками, установленными между трубчатыми элементами и вкладышами. . 2. Устройство..по и.. 1, о т л и

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 634756, кл. В 01 0 3/22, 1975.

Put. 1

11! ц

1 !! ц

st 1t и

111 Н! 11 ц 1 11 ц

1! ! !

t !

t

1, t !

1

I ! ! ю т

1 1

I.!

1.!

1!!

1 1! ! 11 !!

11 ! !!.

111 ! t1 ! 1t !

Ц

1 11 .!

11 ! ,! 1!.. !

11.

11

t1!

Ц

11

° !

11

11

111! !! 11 1

11 11 1

t l 1 11

1! II

11

lt 1

Il l1 !

1 !!

l1

Ц

1! „1

1 !

1 Ц

1 1t 11

11,! !t,,11 11, 11! и! Ц

1 !1 tl

1 1! 11

11

1 t1 ° 1!

1 !! 11

1 !t, !1 I Ц il

816481 фри. 3

Рид Ю

Составитель у.урусова о,д КоРРектоР М,Коста

Редактор Е.Кинив Техред И.Астал

Закаэ 1083/4 Тираж 706

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ilo делам иэобретений и откритий

113035, Москва, Л-35, Раушская наб., д. 4 5

Филиал ПЧП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,