Массообменный аппарат

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 07,06.79(21) 2776589/23-26 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет В 01 0 3/20 Государственный комитет СССР по деяам изобретений н открытий(53) УДК 66.015. .23,05(088.8) Дата опубликования описания 030481(54) ИАССООБИЕННЫЙ АППАРАТ Изобретение относится к конструк- циям массообменных аппаратов, применяемых в химической, нефтехимической и других смежных отраслях промышленности.Известен массообменный аппарат, в котором переток жидкости между контактными тарелками осуществляется с помощью переливных устройств с,затвор ной перегородкой на выходе (1 .Недостатком известного аппарата является недостаточная пропускная способность, которая объясняется тем, что она определяется либо верхним пределом работы контактной тарелки 15 либо переливного устройства, т;е, .от сутствует взаиморегулирование .их. работы, причем такое взаиморегулирование, когда функционирующая контактнаятарелка способствовала бы расширению 2 ц диапазона работы переливного устройства и наоборотЭтот аппарат обладает также недостаточной массообменной способностью, которая объясняется тем, что она оп ределяется лишь массообменной способ- ностью контактных тарелок, т.е.жид- . кость в период ее нахождения в переливных устройствах никак не участвует в процессе масообмена. зо Известному аппарату присуща также нерациональность использования объема, заключающаяСя в том, что он содержит значительные неиспользуемые межтарельчатые пространства над и под перелив-. ными устройствами.. Кроме перечисленных недостатков, в известном аппарате не обеспечивается безударный ввод жидкости на контактную тарелку и для ее равномерной и эффективной работы предусматривается глухой участок у затворной перегородки, что также нерационально.Известен аппарат для контактирования газа и жидкости, в котором переток последней с одной контактной тарелки на другую осуществляется с помощью переливных устройств с затворной перегородкой на выхоце и устройством для аэрирования жидкости после прохождения ею затворной перегородки, но перед попаданием на контактную тарелку ( 21 .Этому аппарату также, присущи недостаточная пропускная и массообменная способности и нерациональное использование его объема.Известен также массообменный аппарат, в котором переток жидкости между контактными тарелками осуществ массообменную способность. аппаратапри значительном росте его пропуск 65 вляется с помощью заглубленных переливных устройств. Аппарат содержит корпус с разложенными внутри него контактными тарелками и заглубленны,ми переливными устройствами (3).,Недостатками известного аппарата являются недостаточная пропускная и массообменная способность, а также нерациональное использование его объ" ема, объясняющиеся описанными выше причинами.Цель массообменного аппарата - расширение рабочего диапазона за счет обеспечения вэаиморегулирования работы контактных тарелок и переливных устройств, интенсификация массообмена и наиболее рациональное использование объема аппарата,Поставленная цель достигается тем,что переливное устройство имеет О-образную форму и выполнено в виде двухкамер, внутренняя из которых снабжена 20.продольной перфорированной перегородкой, один конец которой соединен с тарелкой, а другой с нижней частью переливного устройства.Аппарат данной конструкции функци- )5 онирует в широком интервале нагрузок и обладает повышенной пропускной и массообменной способностями при наиболее рациональном использовании его объема,Кроме того, в аппарате производится интенсификация теплообмена как контактного, так,и через стенку пере.ливных Устройств для доведения температуры жидкости до температуры кипения в период ее поступления на35 каждую контактную тарелку.Увеличение нагрузок как по газу (пару), так и по жидкости вызывает . увеличение гидравлического сопротивления контактной тарелки, что неиз бежно приводит к понижению уровня жидкости в одной из камер меньшего колена О-образного переливного устройства, а именно в камере, связанной непосредственно с пространством 45 под тарелкой. Падающий уровень оголяет продольную перфорированную, перегородку и часть газа (пара) устремляется в камеру, связанную непосредственно с пространством над тарелкой и начинает питать ее жидкостью в режиме газлифта, сопровождающегося ин,тенсивным тепломассообменом.С увеличением нагрузок саморегулирующаяся зона барботажа расширяется, зародившийся процесс обмена им:пульсом, теплом и веществом нарастает и обеспечивает: рост пропускной способности переливного устройства при резком падении уровня в его большем колене вследствие увлечения жид" 6 С кости потоком газа (пара) и большой разности плотностей чистой и аэрированной жидкости, ощутимый вклад ной способности по газу (пару), блаодаря возникновению саморегулируюейся новой рабочей площади и ее качественному и количественному развитию.Наибольший эффект обнаруживается тогда, когда большее из колен О -образного переливного устройства имеет максимально возможную высоту, т.е. до 2-х межтарельчатых расстояний,На фиг. 1 показан предлагаемый ап парат с ситчатой тарелкой, в разрезе; на фиг. 2 - то же, с прямоточными контактными устройствами.Он состоит из корпуса 1, контактных тарелок 2 и 3 О-образного переливного устройства 4 с разновеликими коленами (камерами) и продольной перфорированной перегородки 5, разделяющей меньшую (внутреннюю) из камер на две камеры б и 7, первая из которых сообщается с пространством непосредственно под тарелкой, а вторая с пространством непосредственно над тарелкой, на которую поступает жидкость. Один конец перегородки соединен с тарелкой, а другой - с нижней частью переливного устройства.Аппарат работает следующим образом.Жидкость после очередного взаимодействия с поднимающимся по аппарату газом (паром) сливается с контактной тарелки 3 в О-образное переливное устройство 4 для дальнейшего поступления на нижележащую контактную тарелку 2. Вследствие положительной разности давлений до и после тарелки уровень жидкости в камере б всегда ниже ее уровня в камере 7, что обусловливает расход части газа (пара) сквозь перфорированную перегородку 5 и возникновение в камере 7 гаэлифта, увеличивающего скорость жидкости в переливном устрой- . стве и сопровождающегося высокоинтенсивным тепломассообменом. Дальнейшее взаимодействие фаз осуществляется на контактной тарелке 2, после чего жидкость сливается в следующее переливное устройство для поступления на нижележащую тарелку, а гаэ (пар) поднимается к вышележащей тарелке 3 и т.д.Характерно, что в предлагаемом массообменном аппарате температура жидкости доводится до температуры кипения в период ее поступления на каждую контактную тарелку, что, как известно, оптимизирует их работу.Принципиальным достоинством предлагаемого аппарата является то, что возникновение и развитие новой рабочей площади, т.е. возникновение качественное и количественное раз) витие высокоинтенсивных процессов обмена импульсом, теплом и веществом между газом (паром) н жидкостью в период ее нахождения в переливномформула изобретения устройстве есть функция нагрузок,по фазам.Автоматическое вэаиморегулирование работы контактных тарелок и Ообразных переливных устройств обес"печивает повышение пропускной и массообменыой способностей аппарата на30-50 при межтарельчатом расстоянииЖ 500 мм по сравнению с аппаратом известной конструкции. Это значит, чтодиаметр аппарата может быть уменьшенболее чем в 1,2 раза, а его рабочаявысота в среднем в 1,4 раза, вследст-,вие уменьшения числа необходимых кон-тактных тарелок, при прочих разныхусловиях,Очевидно, что при переходе к аппаратам, оснащенным многопоточными контактными тарелками положительный эффект еще более значителен.Кроме того, наиболее прогрессивныена сегодняшний день скоростные массообменные аппараты, оснащенные контактными тарелками с прямоточными элементами (Фиг. 2) способны эффективноработать при скоростях на порядок превышающих допустимые скорости газа (па-рра) по аппарату, осйащенному традиционными, например, ситчатыми контактными тарелками (фиг. 1), но обладаютповышенным гидравлическим сопротивлением, достигающим 500-600 мм вод,ст.и более на одну контактную тарелку.Таким образом, чтобы избежать захлебывания переливных устройств приходится принимать межтарельчатые расстояния, как правило, превышающие 500600 мм, в то время как длина прямоточных элементов обычно составляет150-250 мм, а необходимость в межтарельчатом сепарационном объемЕ искоростных аппаратах отсутствует.Предлагаемая конструкция позволяет осуществить выбор межтарельчатогорасстояния лишь с учетом оптимальнойдлины прямоточных контактных элементов, так как плотность аэрированной жидкости в меньшем колене 0-образного переливного устройства меньше плотности чистой жидкости в большем колене в 2-5 раз,; что например, при высоте меньшего колена в 400 раз приводит к снижению уровня жидкости в большем колене на 200-320 мм и это без учета увлекающего воздействия газа пара) на жидкость в меньшем колене переливного. устройства.В предлагаемом аппарате достигается наиболее рациональное использование его объема. Массообменный аппарат для системгаз (пар) -жидкость, содержащий корпус с размещенными внутри него контактными тарелками и переливнымиустройствами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширениярабочего диапазона за счет обеспече-ния взаиморегулирования работы кон.тактных тарелок и переливных устройств, интенсификации массообменаи наиоолее рационального использования объема аппарата, каждое переливное устройство имеет О -образную форму и выполнено в виде двух камер,внутренняя из которых снабжена продольной перфорированной лерегородко,один конец которой соединен с тарелкой, а другой с нижней частью лере"ливного устройства,Источники информации,принятые во вннмание.при экспертизе1. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М.,фХимия", 1971, с. 197.2. Патент США Р 2693949, 1954.3. Хамди А. М Скобло А. И., Молоканов Ю. К, Химия и технология топ-.лива й масел. 1963, Р 2, с. 31 (прототип) .816476 мг. 2 Составитель А. СондорРедактор е. кииии техред и.кот ко ректор и. Корт3 1 е каз 3 лиал ППП "Патент город, ул. Проектна 083/4НИИПИ Роспо делам35, Москв Тираж 706 Подпиарственного комитета СССРизобретений и открытий ЖРаушская наб. д. 4 тт