Способ взаимодействия фаз при разделении слабоконцентрированных жидких смесей,содержащих твердую фазу

Способ взаимодействия фаз при разделении слабоконцентрированных жидких смесей,содержащих твердую фазу

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФАЗ ПРИ РАЗДЕЛЕНИИ СЛАБОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ТВЕРДУЮ ФАЗУ, включающий подвод тепла к жидкой фазе через теплопередающую поверхность и взаимодействие ее с паровой фазой в условиях ком 1 идкоя фаза , //F / / I J 4 дзаза бинированного тока, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена и уменьшения потерь ценных компонентов с твердой фазой, подвод тепла осуществляют при избыточном давлении, исключающем ее кипение, а перегретую жидкость последовательно вводят в зону самоиспарения и в зону контакта, причем паровой поток из зоны самоиспарения объединяют с паром, уходящим из зоны контакта, и смесь паров направляют в выщележащую зону контакта, а жидкость из зоны контакта - в следующую зону перегрева. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зоне подвода тепла жидкость перегревают на 2-5С выще температуры ее кипения в зоне контакта и сообщают ей вращаJC тельное движение с тангенциальной скоросл стью 1-2 м/с. Поротая gyaja to Од 35 00 00 фаза Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1261683 А1 (50 4 В 01 D 3/00 Ъ—

Ь .Ф (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

H А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Теп тт

Тепп

С V/77

Тепп еЫ77,1Щ Д.ае Фага (Риг1 (21) 3830862/31-26 (22) 25.12.84 (46) 07.10.86. Бюл. № 37 (71) Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) П. П. Любченков, Н. П. Рябченко, Е. Н. Константинов и О. В. Толмачев (53) 66.015.23 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 581951, кл. В 01 D 3/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 207870, кл. В 01 D 3/28, 1965. (54) (57) 1. СПОСОБ ВЗАИМОДЕЛСТВИЯ

ФАЗ ПРИ РАЗДЕЛЕНИИ СЛАБОКОНЦЕНТРИРОВАННЪ|Х ЖИДКИХ СМЕСЕЛ, СОДЕРЖАЩИХ ТВЕРДУЮ ФАЗУ, включающий подвод тепла к жидкой фазе через теплопередающую поверхность и взаимодействие ее с паровой фазой в условиях комбинированного тока, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена и уменьшения потерь ценных компонентов с твердой фазой, подвод тепла осуществляют при избыточном давлении, исключающем ее кипение, а перегретую жидкость последовательно вводят в зону самоиспарения и в зону контакта, причем паровой поток из зоны самоиспарения объединяют с паром, уходящим из зоны контакта, и смесь паров направляют в вышележащую зону контакта, а жидкость из зоны контакта— в следующую зону перегрева.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зоне подвода тепла жидкость перегревают на 2 — 5 С выше температуры ее кипения в зоне контакта и сообщают ей враша- Я тельное движение с тангенциальной скоростью 1 — 2 м/с.

1261683

10 теплопередающую поверхность 1, зону 2 пере- 15 грева жидкости (11), зону 3 контакта фаз

35

45

Изобретение относится к способам разделения жидких смесей, содержащих твердую фазу, и может быть использовано в перегонных аппаратах химической, нефтехимической, фармацевтической и пищевой промышленности.

Цель изобретения — интенсификация процесса массообмена и уменьшения потерь ценных компонентов с твердой фазой.

На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая способ взаимодействия фаз; на фиг. 2 — лабораторная установка для реализации предлагаемого способа; на фиг. 3— промышленная установка.

Структурная схем а (фиг. 1) включает (К), зону 4 самоиспарения (С) 4.

Способ взаимодействия фаз реализуется следующим образом.

Слабоконцентрированная смесь, содержащая твердую фазу, например водноспиртовой раствор с концентрацией 0,25 /o с 10 /оным содержанием дрожжевых клеток, вводят в зону 2 нагрева, где происходит лерегревание жидкости под избыточным давлением 0,4 — 0,2 ати на 2 — 5 С выше ее температуры кипения в зоне контакта. После этоro жидкость направляют в зону 4 самоиспарения. Центрами парообразования являются твердые частицы. Поры, образующиеся в зоне самоиспарения и в зоне контакта, объединяют и направляют на вышележащую контактную ступень. После самоиспарения организуют контакт пара с жидкостью, затем ее перегрев, самоиспарение и т.д.

Способ взаимодействия фаз реализуют на лабораторной установке (фиг. 2), состоящей из напорной емкости 1 с электронагреваемым элементом 2 и линией 3 питания, испарителя 4 с нагревателем 5, контактного элемента 6, клапана 7, перегревателя 8, сливного патрубка 9, зоны 10 самоиспарения. Открытие клапана происходит при давлении 0,2 ати.

Водноспиртовая смесь с концентрацией

0,25, содержащая 10"/о дрожжевых клеток, заливается в напорную емкость 1, где производится ее нагрев до 80 — 85 С. Исходная смесь из емкости 1 самотеком направляется к клапану 7, который открывается при давлении 0,2 ати. Избыточное давление, предотвращающее кипение жидкости, позволяет осуществлять ее перегрев перед клапаном 7 на 2 — 5С.

Далее исходная смесь подается в зону

10 самоиспарения, где происходит образование паров в количестве 0,5 — 1 /р от общего расхода жидкости. В процессе самоиспарения дрожжевые клетки выступают в качестве центров парообразования, что интенсифицирует процесс массообмена в системах твердое тело — жидкость и твердое тело—

55 пар. Из зоны 10 смесь попадает на контактный элемент 6, где взаимодействует с восходящим паровым потоком, поднимающимся из испарителя 4. Пары, образующиеся в процессах контакта и самоиспарения, объединяют и направляют на вышележащую ступень, а жидкая смесь по сливному патрубку 9 поступает в куб-испаритель 4 и далее на нижележащую ступень контакта.

В промышленных условиях способ взаимодействия фаз реализуется в колонне (фиг. 3), состоящей из корпуса 1, внутри которого на несущей штанге 2 закреплены завихрители 3. Между завихрителями 3 установлена тангенциальная пластина 4 и сливные конусы 5 с окнами 6 и ограничительными бортиками 7. Ниже корпусов 5 для организации самоиспарения смеси устанавливаются распределительные кольца 8. Переток жидкой фазы осуществляется через сливной зазор 9. Корпус колонны снабжен паровой рубашкой 10. Рекомендуется выбирать сливной зазор в пределах 0 008—

0,012 м при угле наклона лопаток завихрителя 3 20 — 25 и ориентации тангенциальных пластин под углом 55 — 60 .

В процессе работы в нижней части копонны создают восходящий паровой поток в количестве 400 — 500 кг/ч, движущийся со скоростью 3,5 — 4 м/с, который, проходя через завихрители 3, приобретает вращательное движение. Тангенциальные пластины 4 сообщают потоку дополнительное вращение, а также радиальное движение. Сверху в корпус 1 подают водноспиртовую смесь с концентрацией 0,25О/О в количестве 2000 кг/ч, содержащую дрожжевые клетки. Исходная смесь стекает по поверхности корпуса 1 в виде пленки и приобретает под действием пара вращательное движение. На тангенциальных пластинах 4 линейная скорость жидкости достигает 1 м/с. Вследствие динамического давления газа и наличия центробежных сил в жидкости возникает статическое давление порядка 0,1 ати. При этом условии через стенку корпуса 1 колонны и жидкости подводят тепло из рубашки 10. Избыточное давление исключает кипение жидкости на боковой поверхности стенки в пределах тангенциальных пластин 4.

Далее поток жидкости через переточный конус 5 поступает на распределительное кольцо 8 в область пониженного давления, где происходит процесс самоиспарения смеси при котором твердые частицы (дрожжи) являются центрами парообразования. Последнее обстоятельство интенсифицирует процесс перевода целевого компонента из дрожжевых клеток в жидкость и пар.

После прохождения распределительного кольца жидкость отбрасывается центробежными силами в зону контакта с паром. Пары, выделенные в зоне контакта, объединяют с

1261683

Риг "

Составитель В. Тарасов

Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А.Шандор

Заказ 5259/6 паровой фазой самоиспарения и через паровое окно 6 направляют на вышележащую ступень контакта. Жидкостная смесь через сливной зазор 9 поступает в нижележащую зону перегрева под избыточным давлением, затем в зону самоиспарения и т.д.

Использование изобретения позволит получить экономический эффект за счет уменьшения потерь ценных компонентов с твердой фазой и уменьшения металлоемкости оборудования вследствие снижения высоты колонны.