Массообменная колонна

 

O ll N C A H N E (i>)882538

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски и

° Социапистически к

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 12.02. 79 (21) 2722937/23-26 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовйно 23.11.81. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 23,11.81 (5))М. Кл.

В О1 0 3/30 Ъоудерствеиный комитет

СССР ио делом изобретений и открытий (53) УДК 66.015, .23(088.8) (72) Авторы изобретения

В. P.— À. Ручинский, Н. И. Саркисян, В. К..Чубуков, Ф. Г. Кокоулин, И. Ф. Евнин, В. И ..Овчинников, Л, C...Áëîõ

E. В. Бушуев и !0. А. Вас (1

1 (7l ) Заявитель (54) МАССООБИЕННАЯ КОЛОННА

Изобретение относится к массообменным колоннам для проведения массообменных процессов, в том числе для ректификации в условиях вакуума трудноразделяемых и термически нестойких продуктов и их смесей, например капро«S лактама, продуктов окисления циклододекана и т. д.

Известна роторная массообменная колонна, состоящая из вертикального

10 корпуса, вала с установленными на нем массообменными ступенями в виде удлиненных отбортованных пластин, закрученных вокруг вала по спирали, и пе реточных устройств (1).

Недостаток этой колонны — неполное смачивание жидкостью поверхностей пластин, так как жидкость, направляемая под действием центробежных сил от центра к периферии, течет не в виде пленки, а, по крайней мере, частично в виде струй вблизи отбортовок, что приводит к снижению эффективности массо- обмена в пределах одной ступени.

Известна пленочная роторная колонна, состоящая из вертикального цилидрического корпуса с соосно размещенным внутри его валом, на котором имеются контактные ступени, каждая из которых состоит из распределителя жидкости, набора коаксиальных перфорированных цилиндров, имеющих отбортовку сверху и снизу, кольцевого сборника и лотков.

При работе жидкость под действием центробежных сил поступает из распределителя на внутреннюю поверхность первого (наименьшего) цилиндра в верхнюю его часть в виде тонкой пленки, спускается вниз до прорезей, расположенных на границе с нижней отбортовкой. Через эти прорези попадает на соседний цилиндр, на котором прорези выполнены в верхней части, поднимается вверх, выбрасывается на следующий цилиндр и т. д. С последнего (наружного) цилиндра жидкость собирается в кольцевой сборник, откуда поступа882538 и усеченных конусов 6 и распределительное устройство 7, Колонна работает следующим образом.

Газ (пар) поступает на вращающуюся контактную ступень снизу, проходит через зазоры между обечайками, где вступает в контакт с жидкостью, которая из кольцевого сборника по лотку попадается в распределительное устройст10 во. Затем она поступает на первую цилиндрическую обечайку, растекается по ее внутренней поверхности и через отверстия снизу сбрасывается на коническую обечайку и смачивает ее. Далее

13 под действием центробежной силы она поднимается до отверстий и сбрасыва— ется снова на цилиндрическую обечайку.

Таким образом, жидкость в виде тонкой пленки смачивает всю контактную по верхность ступени, сбрасывается с нее в кольцевой сборник корпуса, откуда по лотку поступает на следующую ступень и т. д.

При подъеме жидкости по конусу центробежная сила разлагается на состав— ляющие непосредственно на конической поверхности, а пленка течет параллельно образующей и отсутствуют отстойные участки.

Путем изменения угла подъема конических обечаек можно установить одинаковые скорости движения пленки на всех обечайках. Так как по мере удаления от оси колонны центробежная сила возрастает, указанную цель можно до

35 стигнуть постепенным уменьшением угла подъема конических обечаек. в- Таким образом, сочетание чередующихся цилиндрических и конических обечаек делает контактные ступени более

lO эффективными, снижает их гидравлическое сопротивление, сокращает время пребывания жидкости на них и уменьшает х, скорость вращения вала. ет в распределитель нижерасположенной ступени, где путь движения жидкости повторяется (2) .

Недостатками известной колонны являются недостаточная эффективность массообмена, относительно высокое сопротивление контактных ступеней и значительное время пребываний жидкой фазы в аппарате.

Это объясняется тем, что в подьемных цилиндрах характерно слоистое течение жидкости и при подаче жидкости сначала образуется неподвижный слой на поверхностях этих цилиндров, при этом свободная поверхность этого слоя имеет форму параболоида вращения и движение пленки жидкости происходит параллельно этой поверхности. В результате такого сложного характера движения кольцевой зазор, образованнь двумя соседними цилиндрами, сужается у нижней отбортовки, что приводит к возрастанию гидравлического сопротивления ступени. В застойных зонах не происходит обновления жидкости, что снижает эффективность массообмена и ограничивает область применения аппарата для термически нестойких термолабильных продуктов, так как в резуль тате. длительного пребывания на ступе,нях возникает опасность их термического разложения, Кроме того, недостатком является относительно высокая скорость вращения вала, что определяется низкой способностью удерживать жидкость от провала подъемными обечайками.

Цель изобретения — снижение гидра лического сопротивления и сокращение времени пребывания термолабильных ве ществ в колонне.

Поставленная цель достигается тем что контактные ступени снабжены направленными большими основаниями ввер коническими обечайками с отбортовками, при этом конические обечайки располо43 жены между цилиндрическими и переточные отверстия в них выполнены в верхних частях.

На фиг, 1 изображена колонна, продольный разрез; на фиг. 2 — элемент контактной ступени.

Массообменная колонна включает цилиндрический корпус 1 с кольцевыми сборниками 2 и переливными лотками 3, по оси которого установлен вал 4 с контактными ступенями. Контактные сту. пени содержат отбортованные перфорированные обечайки в виде цилиндров 5

Эксйериментальные данные, полученные на модели массообменной колонны ф 500 мм при десорбции СО, показали, что гидравлическое сопротивление контактных ступеней в сравчении с известными снизилось на 15-20, КПД ступеней возрос в среднем на 20-25, а время пребывания жидкости в колонне уменьшилось на 30%. Это привело к повышению эффективности аппарата.

Экономический эффект от применения изобретения в производстве капролактама составит 250 тыс. руС. в год, 882538

%ОП 70Advg

Составитель С. Баранова

Редактор Г. Кацалап Техред И. Гайду Корректор Г. Огар

Тираж 709. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10033/6

Филиал ППП ."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Массообменная колонна, содержащая корпус с кольцевыми сборниками и переливными лотками, по оси которой размещен вал с контактными ступенями, выполненными в виде коаксиально установленных цилиндрических обечаек с отбортовками и переточными отверстиями, отличающаяся тем, что, с целью снижения гидравлического сопротивления и уменьшения времени пребывания термолабильных веществ в колонне, контактные ступени снабжены направленными большими основаниями вверх коническими обечайками с отбортовками, при этом конические обечайки расположены между цилиндрическими и переточные отверстия в них выполнены в верхних частях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 203621, кл. В Ol D 3/30, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

11 - 537685, кл. В О! 0 3/30, 1975.