Массообменная тарелка
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
«ii967499 (61) Дополнительное к авт. свид-ву = (22) Заявлено ll 03.81 (21) 3257462/26 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет (51)М Кп з
В 01 D 3/26
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (531УДК 66 ° 048.375 (088.8) !
Опубликовано 23Л 082. Бюллетень Мо39
Дата опубликования описания 23.10 ° 82
Г.М. Яковлев, С.А. Лахтанов и С.К. Протасов Р, -,-,, "д (I
:,,(Ъ
Гродненское производственное объединение А)зот "-:. :., . ....:.., :", им. С.О. Притыцкого (72) Авторы изобретения (7f) Заявитель ь (54) МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА
Изобретение относится к устройствам для проведения процессов массообмена для использования в химической, пищевой и других родственных отраслях промышленности, в частности для проведения процессов абсорбции и ректификации, работающих по принципу прямоточного взаимодействия фаз в зоне контакта.
Известно контактное устройство для проведения процессов массообмена представляющее собой патрубок с отбойньм устройством вверху. В нижней части патрубка установлен тангЕнциальный завихритель, образующий распылительную камеру, устройство для подачи жидкости с тарелки в нижнюю часть камеры в одну или несколько щелей при помощи трубок (1).
Однако данное устройство не обладает достаточно высокой эффективностью массообмена.
Известно контактное устройство для проведения процессов массообмена, содержащее полотно, на котором жестко закреплены контактно-сепарацнонные патрубкн с отбойным устройством в верхней части, многолопастным завихрителем и распылительной камерой в нижней части. Распылительная камера выполнена из установленных ра:диально и образующих коническую поверхность полых Ч -образных лопастей (2).
К недостаткам иэнестного устройства следует отнести невысокую интенсивность массообмена вследствие малой турбулизации газожидкостного потока и незначительного времени контакта фаз в условиях высокоразвитой поверхности контакта.
Известное устройство обладает также узким диапазоном эффективной работы по газовой фазе, поскольку
15 при увеличении скорости газа днспергирование жидкости осуществляется с верхней части V-образных лопастей„ что снижает время контакта фаз, а при низкой скорости газа жидкость частично протекает по лопастям и стекается. на нижележащую тарелку без контакта. Кроме того, наличие диафрагмирующего колпачка увеличивает гидравлическое сопротивление элемента.
25 Целью изобретения является интенсификация процесса массообмена за счет увеличения времени и поверхности контакта фаэ и расширение диапазона устойчивой работы контактного эле-
30 мента.
967499
Указанная цель достигается тем,: что в тарелке, на полотне которой жестко закреплены контактно-сепарационные патрубки с отбойным устройством в верхней части, многолопастным завихрителем и распылительной 5 камерой, контактно-сепарационный патрубок выполнен в средней части со щелью с отбортовкой наружу и снабжен расположенным внутри него дополнительным завихрителем, а многоло- t0 пастной завихритель установлен в нижней части камеры, полые лопасти которой имеют щель для выхода жидкости выше завихрителя.
При этом отбойник контактно-сепарационного патрубка выполнен в ви5 де усеченного конуса, сужающегося,", вниз, жестко скрепленного с обоймой и установленного на расстоянии от контактно,-сепарационного патрубка.
Кроме того, обечайка отбойного устройства выполнена одного диаметра с обечайкой.контактно-сепарационного элемента, Причем контактно-сепарационный элемент снабжен в верхней части от- .. 25 бортовкой, выполненной наружу. .
На фиг. 1 изображена предлагаемая тареяка, общий вид; на фиг. 2 — раз- рез p,-A на фиг. 1; на фиг. 3 — полая лопатка; на фиг. 4 — вид Б на фиг.1.
Массообменная тарелка содержит полотно 1, на котором жестко закреплены контактно-сепарационные патрубки 2 с отбойным устройством 3, выполненным, в виде сужающегося вниз З5 усеченного конуса 4, жестко скрепленного с кольцом 5 и обечайкой б.
Отбойное устройство установлено с зазорами 7 и 8 по отношению к контактно- сепарационному патрубку. Кон- 40 тактно-сепарационный патрубок имеет
/вверху отбортовку 9,выполненную наружу,в средней части щель 10.с отбортовкой 11, выполненной также наружу, и внутри завихритель 12, а в нижней 45 части распылительную камеру 13, выполненную в форме усеченного конуса с турбулизатором 14 в узкой ее части.
Распылительную камеру образуют полые
V-образные лопасти 15, установленные радиально, заглушенные в нижней„-и в передней части заглушками 16 и 17.
В передней части лопасть выше турбулцзатора имеет щель 18 для прохода жидкости. Внутренняя полость 19 лопатки посредством отверстий 20 сооб 4ается с объемом жидкости на тарелке °, Обечайка отбойника выполнена одного диаметра Д с обечайкой контактно-сепарационного патрубка.
Предлагаемое устройство работает 60 следующим образом.
Жидкость с полотна тарелки через отверстия 20 поступает в объем 19 полой лопатки 15 и вытекает через, щель, 18 на турбулизатор 14. 65
Газ, поднимаясь вверх по колонне, разделяется. Часть его проходит тур- булизатор 14, турбулизируется, приобретает закрутку и, мелко диспергируя жидкую фазу, поднимает ее вверх.
Основная масса газа проходит через щели, образованные полыми лопастями, и струями пересекает турбулизированный газожидкостный поток, производя дополнительное диспергирование жидкости, которая под действием цен-., тробежных сил после турбулизатора движется навстречу основному газовому по- току. Образующиеся при этом завихре:ния способствуют созданию сильно турбулизированного потока с непрерывно обновляющейся поверхностью контакта фаэ, что значительно интенсифицирует процесс массообмена.
Предлагаемое конструктивное решение позволяет значительно расширить
1диапазон работы устройства, посколь ко вне зависимости от скорости газа жидкость поступает на трубулизатор,,который производит ее распределение во встречный поток газа и соответственно по всему объему распылительной камеры 13.
После распылительной камеры турбу лизированный газожидкостный поток поступает в контактно-сепарационный патрубок 2 и движется вверх, чем увеличивается время контакта фаэ в условиях высокоразвитой поверхности контакта.
Проходя завихритель 12, газожид костный поток приобретает вращательное движение и эжектирует через щель
10 жидкость, находящуюся между контактно-сепарационным патрубком и отбортовкой 11, и транспортируется ее пленкой вверх. Под действием центробежных сил частицы жидкости, движущиеся после завихрителя, отбрасываются на пленку, обновляя поверхность контакта фаз в,пленочном режиме взаимодействия фаз, что позволяет также интенсифицировать процесс массопередачи.
Движущаяся пленка жидкости за счет отбортовки 9 контактно-сепарационно-, ro устройства в верхней части срезается и поступает под отбойное усТройство 3, где скорость ее резко гадает за счет расширения объема, и жидкость по стенке патрубка стекает на отбортовку щели 10, откуда она час" тично возвращается на циркуляцию, а частично сливается на полотно 1 тарелки, чем образуется два контура циркуляции.
Многократная циркуляция жидкости через элементы для гаэожидкостных систем, где диффузионное сопротивление массопередачи сосредоточено в жидкой фазе, позволяет уменьшить число тарелок по высоте аппарата, что по967499 вышает КПД ступени и снижает металлоемкость аппарата.
Выполнение контактно-сепарационного патрубка с отбортовкой в верхней части позволяет надежно разделять фазы после контакта и выполнить ди,:аметр обечайки Д отбойника равным, ;диаметру. контактного элемента. Это дает возможность отказаться от ди:,афрагмического колпачка, что значи . ;тельно снижает гидравлическое сопротивление элемента.
° После взаимодействия газ поступает на вышележащую тарелку, а жидкость через переливы (не показаны)
,перетекает на нижележащую ступень. Таким образом, предлагаемая конст рукция по сравнению c,èçâåñòíîéIïîç воляет увеличить эффективность массообмена, диапазон устойчивой работы и время контакта жидкой фазы с газо». вой, что значительно повышает КПД
-ступени при контакте фаз, в особенности для систем, где диффузионное сопротивление массопередачи сосредоточено в жидкой фазе.
Формула изобретения
-1. Массообменная тарелка для взаимодействия газа (пара) с жидкостью, содержащая полотно, на котором жестко закреплены контактно-сепарационные патрубки с отбойным устройством в верхней части, многолопастным за- . вихрителем и распылительной камерой в нижней части, выполненной из установленных радиально и образующих ко-! ническую поверхность полых V-образных лопастей, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет увели.чения времени и поверхности контакта .Ъ фаз и расширения диапазона устойчивой работы, контактно-сепарационный патрубок выполнен в средней части со щелью с отбортовкой наружу и снабжен расположенным внутри него допол30 нительным завихрителем, а многоло пастной завихритель установлен в ниж ней части камеры, полые лопасти которой имеют щель для выхода жидкости выше завихрителя.
2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что отбойник выполнен в виде усеченного конуса, сужающегося вниз, жестко скрепленно. го с обечайкой и установленного на расстоянии от контактно-сепарацион. ного патрубка.
3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что обечайка отбойника выполнена одного диаметра с обечайкой контактно-сепарационного элемента.
4. Устройство по пп. 1-3. о т л ич а ю щ е е с я тем, что контактносепарационный элемент снабжен в верхней части отбортовкой, выполненной наружу.
Источники информации, принятые во внимание -при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
М .226551, кл. В 01 Р 3/26, 1967.
2. Авторское свидетельство СССР
В 552983, кл. В 01 0 3/26, 1975 (прототип) .
967499
A-д
19
Составитель A. Сондор
Редактор Л. Лукач Техред И.Гайду Корректор A. Ференц, ?
Заказ .7945/11 Тираж 734 Подписное
BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, -4