Контактная тарелка для массообменных аппаратов

Контактная тарелка для массообменных аппаратов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, содержащая ряды жестко прикрепленных под углом к основанию параллельных пластин, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса массообмена путем уменьшения продольного перемешивания и увеличе ния времени контакта фаз, верхние и нижние кромки соседних четных и соседних нечетных пластин каждого ряда соответственно размещены в одной вертикальной плоскости, причем четные пластины выполнены перфорированными . 2. Тарелка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена вертикальными перфорированными пере (Л городками, разделяющими ее на секторы , в которых параллельные пластины установлены во взаимно перпендикулярных направлениях. эо 00 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

П9) (П) 3(5D 8 01 D 3 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3461969/23-26 (22) 02.07 ° 82 (46) 30.04.84. Бюл. 9 16 (72) И.A.ßêóáîâè÷, В.A.Tîëêà÷åâ, А.A.Áóëàíîâ, A.A.Àêñåíîâ, Л.A.Ðóäåíко, В.A.Êóçüìèí, A.A.Øàéìóðàòîâ, Т.В.Кривцов и А.Н.Макеев (53) 66.048.375(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

М 291714, кл. В 01 D 3/20, 1968.

2. Патент Японии )) 51-32594, кл. В 01 D 3/24, 1976.

3. Патент Японии В 52-10655, кл. В 01 D 3/18, 1977.

4. Стабников В.Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. Киев, 1970, с. 107, 108.

5. Авторское свидетельство СССР

В 162813, кл. В 01 Э 3/22, 1960. (54)(57) 1. КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА ДЛЯ

NACCOOBMEHHblX АППАРАТОВ, содержащая ряды жестко прикрепленных под углом к основанию параллельных пластин, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса массообмена путем уменьшения продольного перемешивания и увеличения времени контакта фаз, верхние и нижние кромки соседних четных и соседних нечетных пластин каждого ряда соответственно размещены в одной вертикальной плоскости, причем четные пластины выполнены перфорированными.

2. Тарелка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена вертикальными перфорированными перегородками, разделяющими ее на секторы, в которых параллельные пластины установлены во взаимно перпендикулярных направлениях.

1088738

Изобретение относится к контактным устройствлм колонных массообменных аппаратов и может найти применение в химической промышленности, гидрометаллургии и других отраслях промьпаленности для секционирования колониых аппаратов при осуществлении противоточных массообменных процессов для системы жидкость — твердое, таких как выщелачивание,. Растворение, отмывка растворенных веществ, промыв- 10 ка осадков с одновременной классификацией пульп и др.

Известна улавливающая тарелка, в которой с целью интенсификации процесса патрубок для прохода пара (га- 15 за1 выполнен в виде щели с продольными кромками и снабжен отбойниками в виде пластины, имеющей профиль уголка (1), Известна тарелка ректификационной колонны с подвижными и неподвижными элементами в виде пластин (2) .

Известна барботажная тарелка, имеющая несколько параллельных пластин (3)

Однако известные тарелки характеризуются относительно невысокой эффективностью взаимодействия фаз и в ряде случаев не могут быть использованы для проведения технологических ЗО процессов в системе жидкость — твердое. Кроме того, тарелки трудоемки при изготовлении.

Известна провальная тарелка с направленным движением пара и жидкости 35 (тарелка Киттеля1, в которой вследствие специальной перфорации создается определенное направление пара и жидкости, состоящая иэ двух дисков, Расположенных друг от друга на 4g расстоянии 200 мм. Каждый из дисков . имеет перфорацию, направляющую поток. пара и жидкости то в круговом, то в радиальном направлении (4) .

Тарелки этого типа эффективны, но 45 коэффициент полезного действия их уменьшается с увеличением диаметра колонн. Кроме того, изготовление их трудоемко, так как они собираются из большого числа секций (6-8) и имеют специальную перфорацию.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является контактная тарелка для взаимодействия жидкости и газа (пара1, в которой, с целью интенсификации процессов тепло- и массообмена и уменьшения уноса жидкости газом, под углом к основанию тарелки жестко прикреплен торцами ряд.параллельных пластин (5) . 60

Недостатками известной конструнции являются наличие сливного устройства, которое не позволяет полностью испольэовать площадь тарелки, и невысокая эффективность перемешивания 65 фаз при возрастании габаритов тарелки, что связано с увеличением продольного перемешивания и незначительным поперечным перемешиванием фаз.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса массообмена путем уменьшения продольного перемешивания и увеличения времени контакта взаимодействующих фаэ.

Указанная цель достигается тем, что в прямоточной контактной тарелке, содержащей ряды жестко прикрепленных под углом к основанию пластин, верхние и нижние кромки четных и соседних нечетных пластин каждого ряда соответственно размещены в одной вертикальной плоскости, при этом четные пластины выполнены перфорированными.

Кроме того, тарелка снабжена вертикальными перфорированными перегородками, разделяющими ее на секторы, в коротых параллельные пластины установлены во взаимно перпендикулярных направлениях.

На фиг. 1 изображено расположение пластин во взаимно перпендикулярном направлении в каждом секторе; на фиг. 2 — то же, по концентрическим окружностям, а также направление движения потоков (сплошной линией жидкой фазы, пунктирной — твердой); на фиг. 3 — сечение A-А на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 — сечение В-В на фиг.. 2.

Контактная тарелка содержит основание 1 в виде кольца, вертикальные перегородки 2 и ряды параллельных, жестко прикрепленных под углом к основанию 1 пластин вЂ,сплошных 3 (нечетных) и перфорированных 4 (четных).

Перегородки 2 делят тарелку на секторы 5, в которых параллельные пластины 3 и 4 установлены во взаимно. перпендикулярных направлениях.

Устройство работает следующим образом.

Исходная пульпа поступает в верхнюю часть колонного аппарата, секционированного предлагаемыми контактными массообменными тарелками, а снизу в аппарат навстречу твердой фазе подается жидкость ° Твердые частицы, скорость осаждения которых больше скорости восходящего потока жидкости, поступают на параллельные пластины

3 и 4 каждого иэ четырех секторов 5 тарелки. Под действием силы тяжести твердые частицы сползают по наклонной поверхности сплошных 3 и перфорированных 4 пластин и частично проваливаются в отверстия последних.

Таким образом, вертикальные перемещения твердых частиц, прошедших через отверстия в перфорированных плас тинах 4, накладываются на наклонные перемещения твердых частиц по пластинам 3. Размещение верхних и нижнйх

1088738 кромок пластин 3 и 4 соответственно в одной вертикальной плоскости исключает прямолинейное движение частиц вдоль оси аппарата. Кроме того, разделение тарелки на секторы 5 изменя-. ет направление потоков как жидкой, так и твердой контактирующих фаз в о горизонтальном направлении на 90, что приводит к круговому или радиальному движению фаэ и увеличению времени их контакта. Изменению нап- 10 равления потока твердой фазы способствует также перфорация вертикальных перегородок 2. Слои пульпы, содержащие твердые частицы и образованные наклонными пластинами 3 и 4, движу- 15 щиеся в непосредственной близости вдоль перегородок 2, проникают в соседний сектор 5 и сообщают дополнительную энергию движущемуся в нем потоку. Кроме того, отверстия в вертикальных перегородках 2 служат своеобразным тормозом для потока твердой фазы, что приводит к дополнительному его завихрению и увеличению времени контакта. Выполнение четных пластин 4 перфорированными перераспределяет восходящий поток жидкости.

Особенности конструкции предлагаемой тарелки свидетельствуют о значительном увеличении времени нахождения зернистых твердых материалов в аппарате, вследствие чего повышается эффективность процесса массообмена.

Благодаря завихрению слоев пульпы создается значительное поперечное Перемешивание фаэ. 35

Таким образом, размещение верхних и нижних кромок четных и нечетных пластин соответственно, в одной вертикальной плоскости, выполнение вертикальных перегородок и четных плас- 40 тин перфорированными разделение тарелки вертикальными перегородками на секторы с целью организации кругового или радиального движения фаэ приводит к уменьшению пРодольного пеРе- 45 мешивания, значительному увеличению времени контакта фаз и повышению эффективности процесса массообмена.

Пример. В колонном аппарате диаметром 100 и высотой 2,3 м, 50 секционированном в первой серии опытов предлагаемыми массообменными тарелками, а во второй — известными,. производится классификация технологической пульпы и отмывка твердой фазы от серной кислоты. Столбу пульпы н колонне сообщаются нозвратно-поступательные колебательные движения с помощью золотниково-распределительного механизма ° Частота колебаний

26 мин, амплитуда в рабочей зоне

10-12 мм.

1390-1410

15-18

Из таблицы следует, что при одинаковых условиях проведения экспериментов эффективность отмывки серной кислоты в колонном аппарате, секционированном предлагаемыми тарелками, на 9,0-9,5% выше, чем в колонне с известными тарелками, а содержание

В первой и второй сериях опытов расстояние между тарелками в колонном аппарате 50 мм, число тарелок 25. 65

Методика экспериментов состоит в следующем.

Исходная пульпа с расходом

0,8 л/мин подается в верхнюю часть колонного аппарата,где происходит классификация ее тнердой фазы на песковую и шламовую фракции восходящим потоком воды, вводимой в нижнюю часть колонны. Расход воды 0,6 л/мин.

Пески, многократно контактируя с промывной жидкостью в рабочей части аппарата, секционированного контактяыми тарелками, сгущается в нижней егО части и раэгружается. Шламы и раствор серной кислоты выводятся в верхний слив колонны. Отмывка твердой фазы от серной кислоты включает освобождение песков от поровой влаги раствора серной кислоты (процесс массопередачи), которое осуществляется конвективной диффузией и является лимитирующей. стадией всего процесса.

Массопередача осуществляется из поровой влаги твердых частиц в промывную жидкость; движущей силой процесса. является разность концентраций серной кислоты в порах твердых частиц и промывной жидкости.

Минералогический состав твердой фазы пульпы, %: О 71; A1g О 12;

Ре 0„1,6; FeO 0,8;СаО 0,5; Т10 0,1.

Исходная пульпа имеет следующую характеристику:

Содержание Н О4 в жидкой фазе, г/л 17

Плотность, кг/м

Содержание твердых частиц класса +0,1 мм, % 42-45

Содержание твердых частиц класса -0,1 +0,04 мм, %

Содержание тверддых частиц класса -0,04 мм, % 37-40

В предлагаемой и известной конструкциях массообменной тарелки угол наклона пластин к горизонтальной поверхности 45; ширина наклонных пластин 29 мм, высота тарелок 20 мм.

Расстояние между пластинами в предлагаемой тарелке 7,5, а н известной

8,5 мм. Площадь проходного сечения перфорированных пластин 35%.

Результаты проведенных экспериментов предстанлены в таблице.

1088738 кислоты во влаге нижнего продукта ниже в 6,0-6,5 раз.

Предлагаемая контактная тарелка характеризуется высокой технико-экономической эффективностью и может служить для интенсификации работы 5 противоточных колонных массообменных аппаратов в системе жидкость — твердое в процессах выщелачивания, растворения, промывки, классификации и т.д. При этом колонные аппараты мож- 10 но секционировать простыми в изготовлении предлагаемыми высокоэффективными контактными устройствами. Так, .использование таких устройств в крупнотаннажном производстве для секцио- 15 нирования 6-8 аппаратов диаметром 1,8 и высотой 12-14 м для осуществления процесса классификации вьнцелоченных пульп с одновременной отмывкой ценных растворимых веществ от песков создаст годовой экономический эффект только на одной операции 30-35 тыс. руб. благодаря более полному извлечению ценного растворенного вещества и снижению потерь его с отвальными пульпами.

Тарелка

Содержание Н 04

so влаге нижнего продукта, г/л

Эффективность отмывки, %

Предлагаемая

0,30

0, 27

98,2

98,4

98,3

0,29

Известная

89,3

1,81

1,82

89,3

1,85

89,1

°

В

СЬЕВ, Я

Рие, 4

В-8

Фиг. 3

Фиг. 5

Заказ 2754/4 Тираж 682

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Составитель С.Баранова

Редактор Т.Мермелштейн Техред М.Гергель Корректор Г.Решетник