Роторный пленочный аппарат

Роторный пленочный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 241273 (21) 1979856/23-26 с присоедииением заявки Но 1979859/23-26 (23) Приоритет

Опубликовано 30.0781. Бюллетень Й9 28 (51)м, к .з

В 01 О 3/30

Государствеииый комитет

С.СС Р яо делам изобретений и открытий (53) УДК 66. 048. 375 (088. 8) Дата опубликования описания 300781 (72) Автор изобретения

A В.Шафрановский (71) Заявитель (54) РЯТОРНЫИ ПЛЕНОЧНЫИ АППАРАТ

Изобретение относится к конструкциям .роторных пленочных аппаратов для проведения физико-химических процессов с участием жидкой фазы, например, массо-теплообмена в пленке, мокрой очистки газов от пыли, брызгоулавливания, химических реакций в жидкой фазе и т.п.

Известен роторный пленочный аппа рат для проведения физико-химических процессов с участием жидкой фазы, содержащий корпус, связанные с корпусом переточные устройства, вал, установленные на валу втулки или стаканы для подачи орошаемой жидкости и связанные с ними отбортованные пластины, закрученные вокруг вала в виде плоских многозаходных спиралей и образующие орошаемую контактную ступень Г1) . 20

Недостатками известного .роторного пленочного аппарата в различных случаях его применения являются неравномерность распределения жидкости на многозаходных спиралях и неконт.ролируемость протекания экзотермических химических реакций, что ухудшает общую эффективность работы аппарата в том.или ином процессе с участием жидкой фазы. ЗО

Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата.

Поставленная цель достигается выполнением многозаходной спирали из нескольких типов пластин, различающихся по степени удаленности их концов от вала и расположенных в периодически повторякщейся последовательности, а также тем, что средство для подачи жидкости на орошение выполнено в виде связанной с орошаемоф ступенью двух концентрических кольцевых желобов с переливами, каждый из которых обеспечивает подачу орошаемой жидкости на различные участки спиралей.

На фиг. 1 изображен аппарат для проведения процесса брызгоулавливания, продольный разрез на фиг. 2ступень аппарата, сечение A-А на фиг. 1; на фиг. 3 — аппарат для проведения процессов тепло-массообмена или мокрой очистки газа от пыли, продольный разрез на фиг. 4 — ступень аппарата, сечение Б-Б на фиг.3 на фиг. 5 — в продольном разрезе аппарат для проведения экзотермических химических реакций в жидкой фазе, продольный разрез; на фиг. б — сечение В-В на фиг. 5.

85О104

Каждый из аппаратов имеет свою периодически повторяющуюся последовательность расположения спиралей в контактной ступени.

Роторный пленочный аппарат для проведения процесса брызгоулавливания (фиг. 1 н 2) состоит из корпуса

1, вала 2, установленных на валу втулок 3 и связанных с ними посредством радиальных ребер 4 отбортованных пластин 5а, 5в, 5с. Пластины закручены вокруг вала 2 в виде плоской многозаходной логарифмической спирали и образуют контактную ступень. Переточные устройства, необходимые для сбора жидкости и вывода ее из аппарата, не показаны, посколь- 15 ку их конструктивное выполнение не является существенным для его работы.

Иногозаходная спираль состоит из трех типов пластин 5а, 5в, 5с, расположенных в периодически повторяю- 2() щейся последовательности. Пластины

Sa представляют собой самые длинные заходы логарифмической спирали, а пластины Sc — самые короткие заходы. Наружные концы ба, бв„ бс пластин 5а, 5в, 5с находятся на одинаковом удалении OT вала, а внутренние концы >7а, 7в, 7с расположены на различном удалении от вала. Все пластины снабжены боковыми кромками 8.

Наружные концы б различных пластин расположены в периодически повторяющейся последовательности а-с-в-с, а-с-в-с.

Аппарат работает следующим образом.

Разовый ноток, в котором взвешены частицы жидкости, пропускают через аппарат. При этом.поток пересекает ступень иэ вращающихся пластин 5а,в, с, проходя в зазорах между пластина- gQ ми и:их боковымн кромками 8. Наличие последних приводит к некоторому искривлению траектории потока газа.

В результате этого, а также вследствие вращения пластин капли жидкости отбрасываются на внутреннюю поверхность пластин. 0с лжденная жидкость течет по пластинам 5а„в,с, от центра к периферии аппарата под действием центробежных сил. С концов ба,в,с пластин жидкос ь сбрасывается на стенки корпуса 1 аппарата и с пбмощью переточных устройств (не показаны) выводится из аппарата наружу.

Количество жидкости, находящейся йа пластине, увеличи" àåòñÿ по мере удаления от вала 2 вследствие характера самого процесса брызгоулавливания. В известном аппарате зто приводит к снижению эффективности процес- Я са брызгоулавливлния, так как уже осажце11ная жидкость имеет .тенденцию вновь возвращаться в газовый поток вследствие срыва брызг c ee поВерхности в том месте спиральной плести- д ны I å(e толщи на пленки жидкости превышает допустиму>о величину.

В предлагаемом аппарате недопустимое увеличение толщины пленки жидкости на пластинах иск.тпочено, так как по мере удаления от вала в рабо1ту включаются вначале пластины SB, затем пластины 5с при этом происходит разгрузка пластин 5а. Таким образам, происходит выравнивайие рас,пределения жидкости на многозаходной спирали, что способствует повышению эффективности брызгоулавливания.

Роторный пленочный аппарат для проведения процесса тепло-массообмена или мокрой очистки газа от пыли

{фиг. 3 и 4) состоит из вертикального корпуса 9, связанных с корпусом переточных устройств кольцевых карманов 10 и лотков 11, вала 12 и конrактных ступеней, образованных отбортованными пластинами 13а и 13в, свернутыми в виде многозаходной плоской архимедовой спирали вокруг стакана 14. Стаканы 14 установлены на валу 12 и жестко связаны с пластинами 13а, 13В посредством радиальных ребер 15. Смежные (и данном случае наружные) концы 1ба и 1бв лю бой пары соседних пластин размещены на ра=-.ëè÷íîì расстоянии от вала 12.

Таким образом, спиральные пластины ступени выполнены в виде двух типов

13а и 13в, различающихся по своему положению относительно вала 12 и установленных на ступени в периодически повторяющейся последовательносСоседние пластины 13а и 13в ступени имеют различную длину. Пластины

13в короче пластин 13а. Внутренние концы пластин обоих типов примыкают к стакану 14. С концов 16в пластин

13в жидкость сбрасывается на пластины 13а, при этом жидкость орошения пластин 13а ступенчато увеличивается.

Это ослабляет неодинаковость основных параметров процесса в различных участках поперечного сечения корпуса, в том числе неравномерность распределения жидкости на ступени.

Аппарат (фиг. 1 и 2) работает сле-. ду1а4им образом.

ПО лотку 11 жидкость попадает В центральный распределительный стакан

14„ откуда через ezo верхний край сливается иа отбортованные пластины

13а и 13в и течет далее по их внутренней ПОверхиОсти OT центра к пери» фе15ии ступени под действием центробежных сил. С концов 16в пластин

13в жидкость сбрасывается на пластины 13ар DpH этОм нлотнОсть оро11ения в месте сброса жидкости ступенчато увеличивается. В случае электрического обогрева пластин 13а и 13в (электропроводка условно не показана) происходит испарение жидкости по мере ее движения и уменьшения ее расхода (т.е. появляется тенденция

850104 неравномерного распределения жидкости по ступени). Позтаму ступенчатое увеличение плотности орошения г<ластинах 13а способствует лучшему

Орошению многозаходной спирали на ее периферииэ C концОв 16В пластин

13а жидкость Сбрасывается Ба ступени корпуса 9 и собирается в его

:<кольцевых карманах, откуда вновь стекает на лотки 11 Газ (пар) движется в колоние снизу, контактируя

< плечкой х<идкОс«и

Я случае работы аппарата в процессе массообг4ена (ректификация абсОрбция) или мокрого пылеулавливания, кОгда расход жидкости на ступени остается постояггным, ступенчатое изменение заходности спирали также действует в благоприятном направлении. Расположенные ближе к валу 13 участки плас«ББ Обладают меньшой .пропускной способностью rio жидкости 2О из за меньшей величины центрОбежных сил вблизи Взлао ПОэтому числО захо» дов спирьчи Ба ее внутренней части следует выбигзать б< ггг. шими чем HB внешней час. г Б., что< ы суммарная 25

-цОог,у< г lap c-< собгго< н ь c < чгени го жиДКОС РИ СУЩРг ТВЕБНО ЧЕ ИЧЪРЕНЯГа-4Х в поперечнОм сечении аппарата °

Роторный аппарат в исполнении для проведения зкзотермических хими ческих реакций (фиг. 5 Б 6) имеет

-ртикальнг«гй г<орпу <"- 17 с внутреннггми кольцевыми карманами 18. На валу

19 g ст агговле ны с T37 fle FIH, содержа<<<не отбортованные пластины 20а, 20в, РаСПОЛОжЕННЫЕ В ВИДЕ ПЛОСКОЙ МНОГО заходной спирали. Пластины 20а, 20в установлены Бз. стуГ*eHH в чередующейся последовательности. Наружные концы пластин 20а расположены дальше наружные кон«<г г IIJiac 40 тин 20в. Точно так же расположены

H Ii H óTpeнние iioHiIbI fUiBcTHFI ь На ступени соосно с центральным желобом уСTановлен кольцевой ReJIo6 патрубками 23. Последние подведены к внутренней поверхности отбортованных пластин 20в, внутренние концы которых дальгае удалены от вала 19.

Наружные концы пластин 20а образуl0T полорий уГОл eL со стенкой Kopll ca gg

17, а наружные концы пластин 20в наклонены к стенке корпуса 17 под более крутым углом p, . Наружные концы дластин 20а заужеегы< чтобы жид кость направлялась со ступени в кольцевой карман 18 корпуса. На корпус4 17 укреплены Оадиальные лотки

HiiIFI патрубки 24 и 25. Лвтки 25 расположены под сточггыми отверстиями карманов 18. К кольцевым желобам 22 подв еде кы лОт ки 2 4 . <арманы 1 8 и лОт- 49 ки 24 и 25 представляют собой переточные устройства. Центральный распределительный желоб 21 не имеет ïeð@opàций и сливных патрубков. Сливной кромкой служит его верхний край, рас-Я положенный над спиральными пластинами 20а под кольцевым желобом 22. г<орпус 17 снабжен наружной охлаждающей рубашкой 26.

Принцип действия аппарата в качестве реактора может быть показ-н на примере реакции перегруппировки цик- логексаноноксима в капролактам. Эта реакция протекает с выделением тепла, причем, если тепло не отводить сразу из реагирующей жидкой смеси, то реакция может протекать слишком бурно и даже со взрывом. Следовательно, такую реакцию целесообразно проводить в турбулентной пленке на. охлаждаемой поверхности. Охлаждающая среда, например вод, циркулирует ерез рубашку 26. При работе аппарата вал 19 вращается вместе со всеми ступенями.

Концентрированная серная кислота подается в верхнюю часть аппарата и перетекает со ступени на ступень по лоткам 25. Плав циклогексаноноксима при соответствующей температуре пО дается в аппарат через лотки 24. Из лотка 24 раствор оксима выгружается в кольцевой желоб 22 и через сливные патрубки 23 распределяется на внутренней поверхности пластин 20а и течет по спиральной траектории от центра к пери<ггерии ступени. Подогретая концентрированная серная кислота из лотка 25 выгружается в желоб 21 самой верхней ступени и, свободно переливаясь через край жело" à 21, орошает внутреннюю поверхность вращающихся пластин 20в. С концов пластин 20в горячая кислота сбрасывается на пластины 20а, орошаемые оксимом, гце и происходит реакция перегруппировки. Реакционная смесь почти мгновенно пробегает остальной участок спиральных пластин 20а и сбрасывается на внутреннюю охлаждаемую поверхность корпуса 17, «де из реакционной смеси отводится выделяющееся тепло.

СЬ стенок корпуса 17 реакционная смесь собирается в кольцевой карман

i8 откуда она сливается в нижерасположенный лоток 25 и вновь через желоб 21 попадает на пластины 20в, но другой ступени, на которой оксим смешивается уже не с чистой серной кислотой, а с кислотой, содержащей некоторое количество продукта реакции - капролактама. Со ступени на ступень реакционная смесь перетекает аналогичным образом. На каждую ступень вводится свежая порция оксима через лотки 24.

Формула изобретения

1. Роторный пленочный аппарат для проведения процессов взаимодействия газа (пара) с жидкостью, содержащий корпус и, по меньшей мере, одну орошаемую ступень со средством

850104 ба

° Фс/8.2 для подачи орошащщей жидкости, установленную в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси и выполненную в виде расходящихся от оси вращения плоских спиралей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности работы àïïàрата, спирали имеют различную длину и заканчиваются на разных расстояниях от оси орошаемой ступени, причем спирали различной длины расположены вокруг оси орошаемой ступени в периодически повторяющейся последовательности

2. Аппарат по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что средство для подачи жидкости на орошение выполнено в виде связанных с орошаемой ступенью двух концентрических кольцевых желобов с переливами, каждый из которых обеспечивает подачу орошаемой жидкости на различные участки спиралей. о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе г

1. Авторское свидетельство СССР

9203621, кл. В 01 О 3/30, 1966.