Массообменный аппарат

 

и 11 860795

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.79 (21) 2781620/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.09.81. Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 07.09.81 (51) М. Кл.з

В 01D 3/26

Государственный комитет (53) УДК 66.015.23 (088.8) по делам изобретений и открытий (54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к массообменным аппаратам для ректификации, абсорбции и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен массообменный аппарат, состоящий из отдельных царг, каждая из которых снабжена двумя тарелками, через которые проходят трубчатые контактные элементы, расположенные соосно с определенным зазором по всей высоте аппарата, содержащие завихрители и распылители для жидкости. Концы трубчатых контактных элементов соединены между собой посредством коаксиально расположенного с ними сепарационного патрубка (1).

Такой аппарат характеризуется малой пропускной способностью по жидкости, низкой эффективностью массообмена, большим уносом жидкости с нижележащей тарелки на вышележащие, повышенной металлоемкостью.

Малая пропускная способность по жидкости обусловлена большим сопротивлением контактных элементов, которое вызвано их большой длиной и сепарационными устройствами, а также подпором и сжатием паровой (газовой) фазы по длине и особенно в верхних частях контактных элементов.Большой унос жидкости с нижележащей тарелки на вышележащие вызван раскруткой газового потока в верхних частях контактных элементов и в зоне сепарации, ко5 торая ведет к срыву и уносу жидкости с поверхности пленки в газовый поток и ее уносу на вышележащие тарелки. Повышенная металлоемкость вызвана большой длиной контактных элементов. Низкая эффек1р тивность аппарата обусловлена затухающей турбулизацией газожидкостного потока по длине контактных элементов, недостаточной поверхностью межфазового контакта и повышенным уносом.

I5 Известен массообменный аппарат для взаимодействия газа с жидкостью, содержащий корпус и тарелки, снабженные контактными элементами и переливными трубками. Контактные элементы выполнены в виде переточных патрубков с завихрителямп потока и цилиндрических трубок, расположенных коаксиально относительно переточных патрубков (2).

Такой аппарат характеризуется малой

IIpoII) скной способностью по жидкости, низкой эффективностью массообмена, повышенной металлоемкостью, большим уносом жидкости.

Малая пропускная способность по жид30 кости связана с большим сопротивлением

860795

65 верхних частей контактных элементов, которое препятствует поступлению, жидкости в контактные элементы и вызвано кольцевой щелью между переточными патрубками и цилиндрическими трубками, завихрителями, а также большой длиной контактных элементов и подпором и сжатием паровой (газовой) фазы в зоне сепарации. Низкая эффективность массообмена обусловлена малой круткой парового (газового) потока, так как значительная часть пара (газа) прорывается в зазоры между переточными патрубками и цилиндрическими трубками, минуя завихрители, а также вследствие большого уноса жидкости, малой поверхностью межфазового контакта и малым временем контакта газа с жидкостью.

Малая поверхность межфазового контакта вызвана тем, что контакт газа с жидкостью происходит только на поверхности жидкостной пленки. Малое время контакта обусловлено низкой пропускной способностью контактных элементов по жидкости, а следовательно, и малой циркуляцией жидкости через контактные элементы.

Повышенная металлоемкость вызвана тем, что контактные элементы имеют большую длину, так как они жестко связаны с межтарельчатым расстоянием, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления тарелок и имеет довольно большие значения для данных типов аппаратов.

Большой унос жидкости с нижележащей тарелки на вышележащие вызван раскруткой газового потока в зоне сепарации, вследствие чего возникает значительный центральный унос, который полностью уходит на вышележащие тарелки. Кроме того, газ, выходящий в зазоры между переточными патрубками и цилиндрическими трубками, при возвращении в контактные элементы через отверстия в переточных патрубках захватывает жидкость с тарелок, а также жидкость с внутренних сторон переточных патрубков.

Наиболее близким к предлагаемому аппарату по достигаемому эффекту является тепломассообменный аппарат, содержащий корпус, расположенные по высоте контактные устройства, каждое из которых выполнено в виде полотна с коаксиально расположенными патрубками, причем один из них выполнен с тангенциальными щелями для завихрения потока, и переливные устройства (3).

Однако в таком аппарате отделение жидкости от газа происходит только в верхних частях контактных элементов, что приводит к уменьшению поверхности контакта фаз.

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз и пропускной способности по жидкости.

Цель достигается тем, что в предлагаемом аппарате нижние части внутренних патрубков выполнены с отбортовками и каждое контактное устройство снабжено вертикальной перегородкой, при этом отбортовки соединены между собой, а вертикальная перегородка расположена на расстоянии относительно стенки переливного устройства и закреплена верхней частью с отбортовкой.

На фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1.

Массообменный аппарат содержит корпус 1, контактные устройства, выполненные в виде полотен 2, снабженных переливными устройствами 3, вертикальными перегородками 4, которые образуют две полости 5 и 6, опорными выступами 7 и контактными устройствами, выполненными, например, в виде цилиндрических трубок 8 с отверстиями 9 для ввода жидкости. В нижние концы трубок 8 помещены патрубки 10 с отбортовками 11 и отверстиями 12 для отвода жидкости, выполнеными с вогнутыми кромками со стороны течения газожидкостного потока. В этих патрубках, не касаясь их стенок, помещены завихрители 13.

Патрубки 10 укреплены на выступах 7 крепежными приспособлениями 14, а между собой — приспособлениями 15.

Отношение диаметров патрубков 10 к диаметрам трубок 8 находится в пределах

1 — 0,5. Диаметр отверстий 9 в трубке 8

0,5 — 20 мм. Отношение длины завихрителей

13 к длине патрубков 10 равно 1 — 0,5, а отношение длины патрубков 10 к длине трубки 8 составляет 10 — 0,1. Отношение диаметров завихрителей 13 к диаметрам патрубков 10 равно 0,2 — 0,98.

Завихрители 13 имеют форму ленточных спиралей или шнеков.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость поступает в верхнюю часть аппарата и перетекает с вышележащего контактного устройства на нижележащее. Пар (газ) поступает в нижнюю часть аппарата и движется вверх, проходя через патрубки

10 и трубки 8. На выходе из патрубков 10, имея большую скорость и вращательное движение, пар (газ) засасывает жидкость, находящуюся на полотне 2, через отверстие

9 трубок 8 и в виде жидкостной пленки транспортирует ее по поверхности этих трубок. При этом происходит интенсивный массообмен между паром (газом) и жидкостью.

После выхода наро (газо) жидкостной смеси из трубок 8 часть жидкости под действием силы тяжести и центробежных сил падает на полотно 2, другая ее часть движется вверх, при этом постоянно контактируя с паром (газом), и затем поступает в патрубки 10, где под действием завихрителей 13 жидкость отбрасывается на стенки этих патрубков и через отверстия 12 — на

860795 отбортовки 11, а оттуда через полости 5 поступает обратно на полотно 2.

Использование предлагаемого массообменного аппарата позволяет снизить сопротивление в верхних частях контактных уст- 5 ройств, увеличить пропускную способность аппарата по жидкости,. а следовательно, и выход выпускаемого продукта, повысить эффективность массообмена за счет увеличения циркуляции жидкости через контакт- 10 ные элементы и времени ее контакта.

Повышение эффективности массообмена вызвано интенсивной круткой паро (газо) жидкостного потока и его турбулизацией, а также тем, что массообмен- происходит не 15 только в пленке жидкости на поверхности патрубков, но и на самом полотне, на поверхности отбортованных патрубков и на лопастях завихрителей.

Формула изобретения

Массообменный аппарат, содержащий корпус, расположенные по высоте контактные устройства, каждое из которых выполнено в виде полотна с коаксиально расположенными патрубками, завихрителями, и переливные устройства, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз и пропускной способности по жидкости, нижние части внутренних патрубков выполнены с отбортовками и каждое контактное устройство снабжено вертикальной перегородкой, при этом отбортовки соединены между собой, а вертикальная перегородка расположена на расстоянии относительно стенки переливного устройства и закреплена верхней частью с отбортовкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 230077, кл. В 01D 3/26, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР № 481291; кл. В 01D 3/30, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 509278, кл. В 01D 3/26, 1974.

860795

Редактор 3. Бородкина

Заказ 1888(14 Изд. № 527 Тираж 712 Подписное

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

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель С. Баранова

Техред А. Камышникова

Корректоры: Л. Орлова и Е. Осипова