Массообменная колонна

Массообменная колонна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСAHИЕ(747477

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Соцналистнческнк

Республик

Ф

Г

/==:-= (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30,09.77 (2I ) 2530416/23-26 (51) М. КГт.

В 01 D 3/22

В 01 D 3/32 с присоединением заявки Ле

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень Ж 26 (53) УДК 66 015, 23 (088. 8) ло делан изобретений и открытий

Дата опубликования описания 15.07,80

А. В. Шафрановский, B. B. Курковская, В, М. Олевский, Ю. А. Чернов, В. Т. Буткин, В. П. Гаврилин и Н. М. Волкова (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА

Изобретение относится к оборудованию для проведения массообменных процессов между газом и жидкостью. Особенно предпочтительная область применения изобретения — ректификация под вакуумом тер5 мически чувствительных вешеств, например лактамов, тяжелокипяших эфиров, различных масел пишевых и фармацевтических продуктов.

Известен пленочный аппарат для проведения массообменных процессов в системе жидкость-газ, содержаший корпус, в котором установлен пакет горизонтальных пластин, Газ проходит в зазорах между горизонтальными пластинами, а жидкость перетекает с пластины на пластину через отверстия на их концах (11.

В то время,,как на одной горизонтальной пластине газ и жидкость движутся противотоком, на соседних сверху и снизу горизонтальных пластинах газ и .жидкость движутся в одном направлении, т. е. прямоточно. Поэтому эффективность массообмена в аппарате невысокая. Например, при ректификации невозможно получить несколько теоретических тарелок.

Известна массообменная колонна для систем жидкость-газ, содержашая корпус, разделенный на внутренние отсеки горизонтальными перегородками с отверстиями, отбортованные пластины, установленные на расстоянии одна над другой во внутренних отсеках в виде орошаемых пакетов с вертикальными центральными каналами, снабженными отражателями и расположенными соосно отверстиям в горизонтальных перегородках (21.

Горизонтальные перегородки и отражатели обеспечивают искривление траектории движения газового потока и принуждают его пересекать зазоры между отбор» тованными пластинами орошаемых пакетов. При этом газовый ноток нз центрального канала орошаемого пакета проникает в пространство, окружающее пакет. Содержание в газе легколетучего компонента (при ректификации) одинаково в любой

7477 4

3 74 точке центрального канала. В зазорах газ контактирует " пленкой жидкости,,,,покрывающей сверху отбортованные пластины, и обогащается легколетучими компонентами за счет уменьшения его содержания в жидкости. Это обогащение тем зиачительнее, чем выше расположен зазор в орошаемом пакете, потому что свежие . порции жидкости содержат больше легколетучего компонента, чем жидкость, уже соприкасавшаяся с газом.

Меньше всего газ обогащается легкслетучим компонентом в самых нижних зазорах пакета, гце контактирует с жидкостью, содержащей его в самых малых количествах. В пространстве,,окружающем орошаемый пакет, верхние и нижние струи (слои) газа перемешиваются и поступают в центральный канал вышепе— жащего пакета, где описанный процесс повторяется. Вслецствие того, что нижние струи газа содержат меньше пегколетучего, чем верхние, они уменьшают осредненную концентрацию легкопетучего в газовом потоке, покидающем орошаемый пакет. Таким образом, снижается общий

КПД орошаемого пакета.

Целью изобретения является повышение эффективности массообмена путем частичной рециркупяции газового потока.

Указанная цель достигается тем, что в колонне перегородки снабжены установленными в отверстиях вертикальными патрубками, внутреннее поперечное сечение которых по площади составляет 70-90% поперечного сечения вертикальных центральных каналов, расположенными относительно нижней части орошаемых пакетов на расстоянии, межцу нижней частью орошаемых пакетов и нижележащими горизонтальными перегороцками имеются промежутки, с высотой, превышающей величину расстояния между отбортованными пластинами в 1,5-3 раза.

На фиг. 1 изображена массообменная колонна, продольный разрез, на фиг. 2— разрез A-A на фиг. 1.

Колонна содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 и 3 для входа и выхода газа и с патрубками

4 и 5 дпя входа и выхода жицкости, горизонтальными перегородками 6. Эти перегородки делят рабочий объем колонны на ряд внутренних отсеков. В последних находятся орошаемые пакеты 7 отборто анны х пластин 8, края 9 которых отбортованы кверху Отбортованные пластины

8 могут быть ориентированы либо горизонтально, либо наклонно. Например, они могут иметь форму однозахоцной винтовой поверхности, как показано.

Отбортованные пластины 8 установлены оцна нац другой на расстоянии с зазором

10 так, что внутри орошаемых пакетов 7 остаются свободные полости в виде вертикальных центральных каналов 1 1. Последние снабжены отражателями 12, которые предназначены дпя отклонения газового потока в зазоры 10 межпу отбортованными пластинами 8 орошаемых пакетов

7.

Орошаемые пакеты 7 укреплены посрецством ребер 13 на горизонтальных перегороцках 6.

В центре горизонтальных перегородок

6 могут быть установлены перераспрецепительные стаканы 14 со сливными патрубками 15. Точно такой же стакан 14 может быть установлен под обрезом патрубка 4 для подачи жицкости.

Вертикальные центральные каналы 1 1 орошаемых пакетов 7 сообщены через отверстия 16 в горизонтальных перегородках 6 с нижележащими внутренними отсеками. Через зазоры 10 между отбортованными пластинами 8 вертикальные центральные каналы 11 сообщаются с пространством 17, окружающим орошаемые пакеты 7.

Между орошаемыми пакетами 7 и нижележащими горизонтальными перегородками 6 оставлены свободные промежутки

1 8 с высотой, превышающей в 1, 5-3 раза величину зазора 10 отбортован ными пластинами 8. В отверстиях 16 горизонтальных перегороцок 6 установлены вертикальные патрубки 19. Площадь внутреннего поперечного сечения вертикальных патрубков, 19 составляет 7090% площади поперечного сечения вертикальных центральных каналов 11.

Вертикальные патрубки 19 образуют с нижней частью орошаемых пакетов 7 кольцевые щели 20, ширина которых в самом узком месте составляет не менее величины зазора 10 между отбортованными пластинами 8.

Массообменная колонна работает следующим образом.

Жидкость через патрубок 4 поступает в верхний перераспределительный стакан

14, откуда равными долями растекается по всем орошаемым пакетам 7. С пакетов

7 жидкость стекает на горизонтальную перегородку 6 и вновь собирается в перераспределительном стакане 14. С самой нижней перегородки жидкость выводится наружу через патрубок 5. Газ по77

5 7474 ступает в колонну через нижний патрубок 2. Через вертикальные патрубки 19, укрепленные в горизонтальной перегородке 6, газ с большой скоростью(в случае вакуумной ректификации) устремляется внутрь вертикальных центральных каналов

11, подсасывая некоторое количество уже соприкасавшегося с пленкой газа из пространства 17. Из вертикальных центральных каналов 11 газ проходит через to зазоры 10 в пространство 17, откуда через вертикальные патрубки 19 поступает в вышележащий внутренний отсек.

Частичная рециркуляция газа повышает эффективность массообмена в колонне, is

КПД орошаемого пакета (как отдельной контактной ступени) в среднем увеличивается в 1,2 раза по сравнению с КПД пакета без рециркуляции.

Формула изобретения

Массообменная колонна для систем жидкость-газ, содержащая вертикальный 25 корпус, разделенный на внутренние отсеки горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода газа, отборто- . ванные пластины, установленные на расстоянии одна над другой во внутренних отсеках в виде орошаемых пакетов с вертикальными центральными каналами для прохода газа, снабженными отражателями газового потока и расположенными соосно отверстиям в горизонтальных перегородках, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена путем частичной рециркуляции газового потока, перегородки снабжены установленными в отверстиях вертикальными патрубками, поперечное сечение которых по площади составляет 70-90% поперечного сечения вертикальных центральных каналов, а нижняя часть орошаемых пакетов расположена на расстоянии от нижележащей горизонтальной перегородки, превышающем величину расстояния между отбортованными пластинами в

1,5-3 раза.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 250878, кл. В 01 D 3/30, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 399240, кл. В 01 23 3/30, 1970.

747477

Составитель С. Баранова

Редактор Е. Хорина Техред Н, Бабурка Корректор С. Шекмар

Заказ 4123/2 Тираж 809 По дписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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