Массообменная колонна

Союз Советски кСоцналистнческнкРеспублик О П И С А Н И Е и) 747477ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 30.09,77 (21) 2530416/23-26 (51) М. Кл.2 В 01 Т) 3/22 В 01 1) 3/32 с присоединением заявки Ле Государственный комитет,23(088.8) по делан изобретений и открытийДата опубликования описания 15.07.80 А, В, Шафрановский, В. В. Курковская,В, М. Олевский, Ю. А, Чернов, В. Т. Буткин,В. П. Гаврилин и Н. М. Волкова(54) МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА Изобретение относится к оборудованию для проведения массообменных процессов между газом и жидкостью. Особенно предпочтительная область применения изобретения - ректификвция под вакуумом тер 5 мически чувствительных веществ, например лактамов, тяжелокипящих эфиров, различных масел пищевых и фармацевтических продуктов. 1 ОИзвестен пленочный аппарат для проведения массообменных процессов в системе жидкость-газ, содержащий 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 гвз и жидкость движутся противотоком, на соседних сверху и снизу горизонтальных пластинах гвз 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, содержащая корпус, разделенный нв внутренние отсеки горизонтальными перегородками с отверстиями, отбортованные пластины, установленные нв расстоянии одна над другой во внутренних отсеках в виде орошаемых пакетов с вертикальными центральными каналами, снабженными отражателями и расположенными соосно отверстиям в горизонтальных перегородках 1.21.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 ректификвции) одинаково в любой7477 а 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 74 точке центрального канала, В зазорах газ контактирует с 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 жицкости 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 вышеле - жашего пакета, где описанный процесс повторяется. Вследствие того, что нижние струи газа содержат меньше легколетучего, чем верхние, они уменьшают осредненную концентрацию легколетучего в газовом потоке, покидающем орошаемый пакет. Таким образом, снижается общий КПД орошаемого пакета.Целью изобретения является повышение эффективности массообмена путем частичной рециркуляции газового потока.Указанная цель достигается тем, что в колонне перегородки снабжены установленными в отверстиях вертикальными патрубками, внутреннее поперечное сечение которых по плошади составляет 70-90% поперечного сечения вертикальных центральных каналов, расположенными относительно нижней части орошаемых пакетов на расстоянии, между 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 А-Л 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 жидкости, горизонтальными перегородками 6. Эти перегородки делят рабочий объем колонны на ряд внутренних отсеков. В последних находятся орошаемые пакеты 7 отбортоФанны х пластин 8, края 9 которых отбортованы кверху Отбортованные пластины 8 могут быть ориентированы либо горизонтально, либо наклонно. Например, они могут иметь форму однозахопной 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 пля отклонения газового потока в зазоры 10 между отбортованными пластинами 8 орошаемых пакетов 7.Орошаемые пакеты 7 укреплены посредством ребер 13 на горизонтальных перегороцках 6.В центре горизонтальных перегородок 6 могут быть установлены перераспределительные стаканы 14 со сливными патрубками 15. Точно такой же стакан 14 может быть установлен под обрезом патрубка 4 пля подачи жицкости.Вертикальные центральные каналы 11 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 18 с высотой, превышающей в 1,5-3 раза величину зазора 10 межцу отбортованными пластинами 8. В отверстиях 16 горизонтальных перегороцок 6 установлены вертикальные патрубки 19. Плошадь внутреннего поперечного сечения вертикальных патрубков, 19 составляет 70- 90% площади поперечного сечения вертикальных центральных каналов 11.Вертикальные патрубки 19 образуют с нижней частью орошаемых пакетов 7 кольцевые щели 20, ширина которьк в самом узком месте составляет не менее величины зазора 10 межцу 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 перегоропки жидкость выводится наружу через патрубок 5. Газ по77 20 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 1 1, поцсасывая некоторое количество уже соприкасавшегося с пленкой газа из пространства 17, Из вертикальных центральных каналов 1 1 газ прохоцит через 10 зазоры 10 в пространство 17, откуца через вертикальные патрубки 19 поступает в вышележащий внутренний отсек.Частичная рециркуляция газа повышает эффективность массообмена в колонне, 15 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, соцержащая вертикальный 25 корпус, разделенный на внутренние отсеки горизонтальными перегородками с отверстиями цля прохода газа, отбортованные пластины, установленные на расстоянии одна нац другой во внутреннихотсеках в вице орошаемых пакетов с вертикальными центральными каналами цляпрохода газа, снабженными отражателямигазового потока и расположенными соосно отверстиям в горизонтальных перегородках, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения эффективностимассообмена путем частичной рециркуляции газового потока, перегородки снабжены установленными в отверстиях вертикальными патрубками, поперечное сечениекоторых по площаци составляет 70-90%поперечного сечения вертикальных центральных каналов, а нижняя часть орошаемых пакетов расположена на расстоянииот нижележащей горизонтальной перегородки, превышающем величину расстояния межцу отбортованными пластинами в1,5-3 раза. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР% 250878, кл. В 01 Э 3/30, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР Мо 399240, кл. В 01 1) 3/30, 1970.Составитель С. Баранова Редактор Е. Хорина Техред Н, Бабурка Корректор С, Шекмар Заказ 4123/2 Тираж 809 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж,Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4