Массообменный аппарат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респубпнк (iii8?4086 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 17,12.79(21) 2852777/23-26 (5I)M. Кл.

В О1 D 3/26 с присоединением заявки,йв (23)Приоритет

9жударствнпвй какитвт

СССР ив делан извбретвннй и открытий

Опубликовано 23.10 81. Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 25. 10.81 (53) УДК 66.015. . 23.05 (088. 8) Н А Войн;,в, В, ф. ХаРин, Н. А. Николаев, В.,Н. КеРбаков, k). А. Иванчин и Г. П, Кабанов (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель

Сибирский технологический институт (54 ) NACCOOENEHHbIA АППАРАТ

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

Известен массообменный аппарат, состоящий из корпуса и тарелок, снабженных переливными устройствами и контактными элементами, выполненными в виде цилиндрических грубок, которые имеют се1О парационные устройства и завихрители в нижней части (1 ) .

Однако такой аппарат имеет небольшое живое сечение, так, как около 35% поверхности тарелки занимают переливные уст«

15 ройства. Кроме того, аппарат обладает, небольшой пропускной способностью по жидкой фазе, малой поверхностью контакта фаз, а следовательно, низкой эффективностью массообмена.

Известен также массообменный аппарат для взаимодействия пара (газа) с жидкостью, состоящий из корпуса и тарелок, снабженных контактными элементами, выполненными в виде цилиндрических трубок, имеющих сепарационные устройства и переливные патрубки, которые верхним своим концом проходят сквозь тело тарелки, а нижней частью, где расположены завихрители потока, опушены в цилиндрические трубки нижележащей тарелки (2) .

Однако данный аппарат имеет небольшую пропускную способность по жидкой фазе, малую поверхность контакта фаз, а следовательно, низкую эффективность массообмена. Кроме того, аппарат ненадежен в работе.

Малая поверхность контакта фаз и небольшая производительность по жидкой фазе вызвана тем, что жидкая пленка образуется только на внутренней поверхности цилиндрических трубок. Небольшая производительность по жидкой фазе заключается также в том, что жидкость из переливных патрубков поступает на внутреннюю поверхность цилиндрических трубок только за счет разности давления, создаваемого столбом жидкости в переливных

8740М

4 чем в контактных элементах. По этой причине около выхода жидкости из кольцевой щели происходит понижение давления, что вы-, зывает доподнительную подачу жидкости в контактные элементы.

Наличие цилиндрических стаканов, в кот торые опущены переливные патрубки, позволяет создать гидрозатвор, препятствую» щий попаданию пара (газа) в переливные патрубки, и тем самым обеспечить надежную работу аппарата.

На фиг. 1 изображен массообменный аппарат, общий вид; на фиг. 2 — сечение

А-А на фиг. 1.

50 патрубках и давления, вызванного сопротивлением контактных элементов. Ненадежность работы аппарата заключается в отсутствии у переливных патрубков гидрозатвора (стаканов жидкосного затвора, в которые входят концы переливных патрубков), вследствие чего пар (газ) в момен запуска аппарата проходит через переливные патрубки, минуя цилиндрические трубки и, препятствует протеканию жидкости с одной тарелки на другую. Такое явлени в конечном счете, привоЬит к захлебыванию аппарата и потере его работоспособности.

Известен аппарат состоящий из кор пуса, снабженного контактными элемен-. тами, выполненными в виде цилиндрических трубок, имеющих сепарационные устройства и переливные патрубки с завихрителями потока с лопастями, установленйые нижней частью в цилиндрические стаканы и расположенные на растоянии от них 13) .

Цель изобретения - увеличение поверхности контакта фаз, пропускной способности по жидкости и улучшение работоспособности аппарата.

Для достижения этой цели в предлагаемом аппарате завихрители потока закреплены на наружной поверхности цилиндриЗо ческих стаканов, их лопасти выполнены полыми и соединены с полостями цилиндрических стаканов. Каждый переливной патрубок в верхней части -снабжен шнеком.

Наличие цилиндрических стаканов. с З5 закрепленными на их наружной поверхности полыми лопастями завихрителей и кольцевого зазора между наружной поверхностью переливцых патрубков и внутренней поверхностью цилиндрических стаканов по- 40 зволяет создать жидкостную пленку не только на внутренней поверхности цилиндрических трубок, но и на наружной поверх- ности переливных патрубков, за счет чего увеличивается поверхность контакта пара 45 (газа) с жидкостью и пропускная способность аппарата по жидкой фазе.

В этом случае жидкость в контактные элементы поступает как за счет разности давления создаваемого столбом жидкости в переливных патрубках, и давлением вызванным сопротивлением контактных элементов, так и вследствие сил инжекции.

Силы инжекции возникают потому, что пар (газ), проходя в зазоре между внутренней поверхностью цилиндрических трубок и наружной поверхностью цилиндрических стаканов, имеет большую скорость, Аппарат состоит из корпуса 1, в кото-: ром расположены тарелки 2, снабженные контактными элементами 3, выполненными в виде цилиндрических трубок 4, имеющими сепарационные устройства 5 с отверстиями 6 для вывода жидкости, и переливными патрубками 7. В нижней части контактных элементов 3 расположены завихрители 8 потока, состоящие из цилиндрических стаканов 9, на наружной поверхности которых навиты полые лопасти 10, . верхние торцы 11 которых открыты и полости 12 лопастей 10 соединены с полостями цилиндрических стаканов 9.

Переливные патрубки 7, закрепленные на тарелках 2, в верхней своей части имеют шнеки 13, а нижними частями входят в цилиндрические стаканы 9 завихрителей

8 потока, образуя при этом кольцевой зазор 14 между внутренней поверхно ю цилиндрических стаканов 9 и наружной поверхностью переливных патрубков 7.

Отношение внутренних диаметров цилиндрических стаканов 9 к наружным диаметрам переливных патрубков 7 составляет 0,60-0,99. Отношение длины шнеков

13 в верхней части переливных патрубков

7 к длине переливных патрубков — 0,150,80. Зазор между боковыми стенками полых лопастей 10 «составляет 2-40 мм.

Отношение наружного диаметра полых лопастей 10 к внутреннему диаметру цилиндрических трубок 4 составляет 0,85-1,00.

Массообменный аппарат работает следующим образом.

Пар (газ) движется в аппарате снизу вверх. На входе в контактные элементы 3 ,завихритетщ 8 придают потоку вращательное движенйе. Жидкость поступает на верхнюю тарелку 2 и перетекает с тарелки на тарелку при помощи переливных патрубков

7. Из переливных патрубков 7 жидкость поступает в полость цилиндрических стаканов 9, где часть жидкости проходит

8740М через кольцевой зазор и увлекается паром (газом) вверх по наружной поверхности, переливных патрубков, 7 в виде тонкой закрученной жидкостной пленки. Другая часть жидкости из цилиндрических стаканов 9 5 поступает в полости 12 лопастей 10 и через их верхние открытые торцы 11инжектируется паром (газом) вверх, дяспергируется и приобретает вращательное движение. При этом в центробежном поле по тока она отбрасывается к внутренней стенке цилиндрических трубок 4 и транспортируется вверх в виде закрученной жидкостной пленки. При этом на всем пути винтового движения жидкостной пленки пре- 15 исходит интенсивный массообмен между жидкой и паровой (газовой) фазами.. На выходе из контактных элементов 3 жидкость транспортируется по внутренней поверхности цилиндрических трубок 4, попа- 20 дая в сепарационные устройства 5

Жидкость, движущаяся по наружной йоверхности перепивиых патрубков 7, попадая на винтовые лопасти шнеков 13, цод действием центробежных сил отбрасывает- 25 ся на внутреннюю поверхность сепарационных устройств 5. Жидкость из сепарационных устройств 5 посредством отверстий 6 для вывода жидкости сливается с тарелки

2. 30

Предложенная конструкция массообменного аппарата имеет следуюшие преимущества по сравнению с известными.

Увеличение поверхности контакта фаз вследствие создания жидкостной пленки не

35 только на внутренней поверхности цилиндрических трубок, но и на наружной поверхности переливных патрубков позволяет увеличить KIIQ аппарата, улучшить качество получаемого продукта и снизить 40 ,отходы ценных продуктов в обрабатываемом сырье.

Увеличение пропускной способности аппарата по жидкости позволяет увеличить количество получаемого продукта.

Увеличение работоспособности аппарата за счет создания гидравлического затвора позволяет с высокой степенью надежности исцользовать преапагаемый аппарат s производстве, уменьшить коли» чество обслуживающих рабочих.

Формула изобретения

1. МассообМенный аппарат, состоящий из корпуса, снабженного контактными элементами, выполненными в виде цилин дрических трубок, имеющих сепарационные устройства H переливные патрубки с за-вихрителями потока, установленные ниж« ней частью в цилиндрические стаканы и расположенные на расстоянии от них, отличающийся тем, что, с целью увеличения поверхности контакта фаз, пропускной способности по жидкой фазе, улучшения работоспособности аппарата, завихрители потока закреплены на наружной поверхности цилиндрических стаканов, их лопасти выполнены полыми и соединены с полостями цилиндрических стаканов.

2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что каждый переливкой патрубок в верхней части снабжен шне- . ком.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Киселев. Ректификация в химичес-, кой промьштенности. Л., 1973, с. 45.

2. Авторское свидетельство СССР № 182108, кл. В 01?) 3/30, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 560625, кл. В 01 Q. 3/26, 1976..