Способ ведения обменных процессов в полых башнях

Способ ведения обменных процессов в полых башнях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 12е, 1е

12е, 1оа

Pk 116140

СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

P. В. Мильвицкий

СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В .ПОЛЫХ

БАШНЯХ

Заявлено 25 октября 1957 г. за Ы 585108 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР с присоединением заявки Ке 591083

Известны способы массообмена и теплообмена для систем «жидкость — газ» или «жидкость — пар», осуществляемые преимущественно в тарелочных или насадочных башнях. Основными недостатками их являются ограниченная производительность из-за высокого динамического сопротивления башен и низкая удельная пропускная способность последних. Эти же недостатки присущи способам осуществления в секционированных ступенчато-противоточных колоннах обменных или каталитических процессов в псевдоожиженном слое для систем зернистый материал — газ. При осуществлении обменных процессов в полых башнях не обеспечивается равномерное распределение по их сечениям противоточных реагентов, скорость падения жидкости или зернистого материала в башнях настолько высока, что не хватает времени для полного контакта реагентов, и вследствие этого эффективность башен недопустимо низка.

Описываемый способ ведения обменных процессов в полых башнях свободен от указанных недостатков и поэтому обладает значительными преимуществами перед обычными способами. В основе этого способа заложен прием прерывистой подачи в башню жидкости или зернистого материала. При такой прерывистой подаче с достаточной интенсивностью в одном или нескольких местах, жидкость или зернистый материал получают способность энергично равномерно распределяться по сечениям башни и падать в ней сравнительно тонкими слоями, находящимися в псевдокипящем состоянии.

В .псевдокипящем падающем слое интенсивность контакта реагентов очень высока. При всяком случайном нарушении равномерности распределения зерен или капель в .пневдокипящем слое имеет место незамедлительное самовосстановление такой равномерности.

При прерывистой подаче в башню жидкости или зернистого материала, в башне образуются как бы падающие барботажные тарелки, при¹ 116140 чем отсутствует тенденция материала необратимо переходить из центральной области башни к периферии.

На фиг. 1 показано осуществление обменного процесса в полой башне при прерывистой подаче орошения для систем жидкость — газ или жидкость — пар.

В полую башню (газ или,пар попадает через штуцер 2, и выходит из нее через штуцер 8. жидкость насосом 4 подают в турникетное устройство 5 и из него порциями — в башню через вспомогательный конус б с отверстиями в его стенках.

Порции жидкости уже в пределах высоты конуса б распространяются в поперечном направлении и дальше падают в башне псевдокипящими слоями 7. Со дна башни жидкость отводится через штуцер 8.

На фиг. 2 показана одна из возможных конструкций турникетного устройства и вспомогательного конуса. Она содержит коробку 9 прямоугольного сечения, в которую подают жидкость для орошения башни. В коробке 9 имеется переливной штуцер 10 для балансирования прихода в нее жидкости и расхода. Уравнительная линия 11 соединяет пространство над жидкос-ью в коробке 9 с газовым пространством башни 1. Коробка 9 не имеет снизу днища и установлена непосредственно на цилиндре 12 с нижней щелью, перекрытой колосниковой решеткой 13.

В цилиндре 12 расположен вращающийся в нем притертый полый цилиндр 14 с продольной щелью 15. Число оборотов цилиндра задается и вращение его осуществляется от привода с редуктором 1б. Этот цилиндр, то заполняется жидкостью из коробки 9, то опорожняется через конус б. Образующие этого конуса наклонены к его оси на 30 — 40, а в стенках его размещены отверстия, суммарная площадь которых примерно равна площади сечения башни 1. Поднимающийся по башне газ, попадая в зону конуса, меняет свое направление, устремляясь к отверстиям в стенках конуса, Таксе движение газа способствует скорейшему поперечному расширению порций жидкости, попадающих в башню из турникетного устройства.

Пространство между стенками башни 1 и конусом б служит в качестве сепаратора брызг, уносимых из конуса газом или паром. Эти уловленные брызги возвращаются самотеком в рабочее пространство башни 1 B случае надобности на башне может быть установлено несколько штук синхронно работающих турникетных устройств.

Количество слоев псевдокипящего материала, проходимых газом или паром, поднимающимся в башне, равно количеству слоев, находящихся в ней в состоянии падения плюс количество слоев, возникающих за время прохождения в башне газа или пара.

Динамическое сопротивление полой башни практически складывается из местных сопротивлений на входе и выходе из башни газовой или г,аровой среды плюс вес взвешенно-падающих в башне слоев. Это сопротивление оказывается в десятки раз меньшим, чем сопротивление обычных массообменных или теплообменных аппаратов при значительно более высокой пропускной способности башниНа фиг. 3 показан пример реализации описываемого способа для случая ректификации многокомпонентных смесей с наличием зон укрепления и исчерпывания. Разделяемую смесь подают на башню 17 посредством насоса 18 через турникетное устройство 19, выбрасывающего эту смесь порциями через заданные интервалы времени. жидкость с днища башни стекает по трубопроводу 20 в испаритель 21, причем часть этой жидкости отбирается через отвод 22 в качестве высококипящей фракции, Пары из испарителя проходят через башню навстречу падающим псевдокипящим слоям 28 и затем в дешлегматор 24 Часть жидкости из дефлегматора отбирается через отвод 25 в качестве низкокипящей фракции, а

Х, 116.140 остальная часть подается HB флегмирование через турникетнсе устроиство 2б.

На фиг, 4 показан пример реализации описываемог способа для случая противоточного обменного процесса в системе зернистый материал — газ. Газ входит в башню 27 через штуцер 28 и выходит из нее через штуцер 29 Зернистый материал подают на башню пневмотранспортом посредством вентилятора 80 через сепаратор 81 и турникетное устройство 82. Зернистый материал, выбрасываемый порциями в башню из турникетного устройства, проходит через конус 88 с отверстиями в его стенках и падает в башне псевдокипящими слоями 84, С днища башни зернистый материал ссыпается через горловину 85 в аппарат 8б, например, для его регенерации и далее по течке поступает на пневмотранспорт

Газы пневмотранспорта отводятся из сепаратора 81 по трубопроводу 87 в нижнюю часть башни.

Область возможного примененчя описываемого способа весьма обширна.

По этому способу могут быть успешно реализованы процессы разделения изотопов и изомеров методом ректификации как под вакуумом, так и под давлением; процессы промывки газов, например технологических для их очистки от СО, или аммиачно-медной очистки от СО; процессы абсорбции окислов азота в производствах, разбавленной азотной кислоты; процессы каталитического крекинга нефтяного сырья; сухой сероочистки газов болотной рудой; поглощения газов адсорбентами, как силикагель или активированный уголь.

Предмет изобретения

Способ ведения обменных процессов г полых башнях между жидкостью и паром или газом, а также между зернистым материалом и газом, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности и пропускной способности башни, жидкость или зернистый материал подают порциями через заданные интервалы времени сверху башни при непрывной подаче пара или газа снизу башни.