Массообменный аппарат

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Со 1 оз СоветсиикСоциалистическихРеспубпик в 84086(5)М. Кл,В О 1 1) 3/26 с присоелинением заявки пе(23)Приоритет ЬеударствнпвЯ камнтвт СССР ав делам нзвбретвннЯ н аткрытнЯ(7) Заявитель Сибирский технологический институт(54) МАССООВМЕННЫЙ АППАРАТ Изобретение относится к массообменным аппаратам для ректификации, абсорбции, Они могут найти применение в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.Известен массообменный аппарат, состоящий из корпуса и тарелок, снабженных переливными устройствами и контактными элементами, выполненными в видецилиндрических грубок, которые имеют се 10парационные устройства и завихрители внижней части ЬОднако такой аппарат имеет небольшоеживое сечение, так, как около 35% поверхности тарелки занимают переливные уст15ройства. Кроме того, аппарат обладает,небольшой пропускной способностью пожидкой фазе, малой поверхностью контакта фаз, а следовательно, низкой эффективностью массообмена,Известен также массообменный аппарат для взаимодействия пара (газа) сжидкостью, состоящий из корпуса и тарелок, снабженных контактными элементами,выполненными в виде цилиндрических тру- бок, имеющих сепарационные устройства и переливные патрубки, которые верхним своим концом проходят сквозь тело тарелки, а нижней частью, где расположены завихрители потока, опушены в цилиндрические трубки нижележащей тарелки 2 ),Однако данный аппарат имеет небольшую пропускную способность по жидкой фазе, малую поверхность контакта фаз, а следовательно, низкую эффективность массообмена. Кроме того, аппарат ненадежен в работе.Малая поверхность контакта фаз и небольшая производительность по жидкой фазе вызвана тем, что жидкая пленка образуется только на внутренней поверхности цилиндрических трубок. Небольшая производительность по жидкой фазе заключается также в том, что жидкость из переливных патрубков поступает на внутреннюю поверхность цилиндрических трубок только за счет разности давления, создаваемого столбом жидкости в переливных8740 М4чем в контактных элементах. По этой причинеоколо выхода жидкости из кольцевой щелипроисходит понижение давления, что вы-,зывает доподнительнуто подачу жидкостив контактные леент.Наличие цилиндрических стаканов, в кот торые опущены переливные патрубки, позволяет создать гидрозатвор, препятствующий попаданию пара (газа) в переливныепатрубки, и тем самым обеспечить надеже, ную работу аппарата.На фиг, 1 изображен массообменныйаппарат, общий вид; на фиг. 2 - сечениеА-А на фиг, 1. 50 патрубках и давления, вызванного сопротивлением контактных элементов. Ненадежность работы аппарата заключается в отсутствии у переливных патрубков гидро- затвора (стаканов жидкосного затвора, в которые входят концы переливных патрубков), вследствие чего пар (газ) в момен запуска аппарата проходит через переливные патрубки, минуя цилиндрические трубки и, препятствует протеканию жидкости с одной тарелки на другую, Такое явлени в конечном счете, привоЬит к захлебыванию аппарата и потере его работоспособности,Известен аппарат, состоящий из корпуса, снабженного контактными элементами, выполненными в виде цилиндрических трубок, имеющих сепарационные устройства и переливные патрубки с завихрителями потока с лопастями, установленйые нижней частью в цилиндрические стаканы и расположенные на растоянии от них 13.Цель изобретения - увеличение поверхности контакта фаз, пропускной способности по жидкости и улучшение работоспособности аппарата.Для достижения этой цели в предлагаемом аппарате завихрители потока закреплены на наружной поверхности цилиндриЗо ческих стаканов, их лопасти выполнены полыми и соединены с полостями цилиндрических стаканов. Каждый переливной патрубок в верхней части .снабжен шнеком. Наличие цилиндрических сГакайов,с 35 закрепленными на их наружной поверхности полыми лопастями завихрителей и кольцевого зазора между наружной поверхностью переливттых патрубков и внутренней поверхностью цилиндрических стаканов по зволяет создать жидкостную пленку не только на внутренней поверхности цилиндрических трубок, но и на наружной поверх- ности переливных патрубков, за счет чего увеличивается поверхность контакта пара 45 (газа) с жидкостью и пропускная способность аппарата по жидкой фазе. В этом случае жидкость в контактные элементы поступает как за счет разности давления создаваемого столбом жидкости в переливных патрубках, и давлением вызванным сопротивлением контактных элементов, так и вследствие сил инжекции. Силы инжекции возникают потому, что пар (газ), проходя в зазоре между внутренней поверхностью цилиндрических трубок и наружной поверхностью цилиндрических стаканов, имеет большую скорость,Аппарат состоит из корпуса 1, в кото-ром расположены тарелки 2, снабженныеконтактными элементами 3, выполненнымив виде цилиндрических трубок 4, имеющими сепарационные устройства 5 с отверстиями 6 для вывода жидкости, и переливными патрубками 7. В нижней части контактных элементов 3 расположены завихрители 8 потока, состоящие из цилиндрических стаканов 9, на наружной поверхности которых навиты полые лопасти 10верхние торцы 11 которых открыты и полости 12 лопастей 10 соединены с полостями цилиндрических стаканов 9,Переливные патрубки 7, закрепленныена тарелках 2, в верхней своей части имеют шнеки 13, а нижними частями входятв цилиндрические стаканы 9 завихрителей8 потока, образуя при этом кольцевой зазор 14 между внутренней поверхноюцилиндрических стаканов 9 и наружной поверхностью переливных патрубков 7.Отношение внутренних диаметров цилиндрических стаканов 9 к наружным диаметрам переливных патрубков 7 составляет 0,60-0,99. Отношение длины шнеков13 в верхней части переливных патрубков7 к длине переливных патрубков - 0,150,80. Зазор между боковыми стенкамиполых лопастей 10 составляет 2-40 мм,Отношение наружного диаметра полых лопастей 10 к внутреннему диаметру цилиндрических трубок 4 составляет 0,85-1,00.Массообменный аппарат работает следующим образом.Пар (газ) движется в аппарате снизувверх. На входев контактные элементы 3,завихритетщ 8 придают потоку вращательное движенйе, Жидкость поступает на верхнюю тарелку 2 и перетекает с тарелки натарелку при помощи переливных патрубков7. Из переливных патрубков 7 жидкостьпоступает в полость цилиндрических стаканов 9, где часть жидкости проходитчерез кольцевой зазор и увлекается паром (газом) вверх по наружной поверхности , переливных патрубков, 7 в виде тонкой закрученной жидкостной пленки, Другая часть жидкости из цилиндрических стаканов 9 5 поступает в полости 12 лопастей 10 и через их верхние открытые торцы 11 инжектируется паром (газом) вверх, дяспергируется и приобретает вращательное движение. При этом в центробежном поле по тока она отбрасывается к внутренней стенке цилиндрических трубок 4 и транспортируется вверх в виде закрученной жидкос.тной пленки. При этом на всем пути винтового движения жидкостной пленки про 15 исходит интенсивный массообмен между жидкой и паровой (газовой) фазами На выходе из контактных элементов 3 жидкость транспортируется по внутренней поверхности цилиндрических трубок 4, попа дая в сепарационные устройства 5Жидкость, движущаяся по наружной йоверхности перепивных патрубков 7, попадая на винтовые лопасти шнеков 13, цод действием центробежных сил отбрасывает ся на внутреннюю поверхность сепарационных устройств 5. Жидкость из сепарационных устройств 5 посредством отверстий 6 для вывода жидкости сливается с тарелки 2. ЭОПредложенная конструкция массообменного аппарата имеет следующие преимущества по сравнению с известными.Увеличение поверхности контакта фаз вследствие создания жидкостной пленки не35 только на внутренней поверхности цилиндрических трубок, но и на наружной поверхности переливных патрубков позволяет увеличить КПД аппарата, улучшить качество получаемого продукта и снизить 40 ,отходы ценных продуктов в обрабатываемом сырье. Увеличение пропускной способности аппарата по жидкости позволяет увеличить количество получаемого продукта.Увеличение работоспособности аппарата за счет создания гидравлического затвора позволяет с высокойстепенью надежности использовать преапагаемый атьпарат в производстве, уменьшить коли чество обслуживающих рабочих.формула изобретения1. Массообменный аппарат, состоящийиз корпуса, снабженного контактнымиэлементами, выполненными в виде цилин"дрических трубок, имеющих сепарационныеустройства и переливные патрубки с за-.вихрителями потока, установленные нижней частью в цилиндрические стаканы ирасположенные на расстоянии от них,отличающийся тем, что, сцелью увеличения поверхности контактафаз, пропускной способности по жидкойфазе, улучшения работоспособности аппарата, завихрители потока закреплены нанаружной поверхности цилиндрическихстаканов, их лопасти выполнены полыми исоединены с полостями цилиндрическихстаканов.2, Аппарат по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что каждый переливкойпатрубок в верхней части снабжен шне- .ком.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Киселев. Ректификация в химичес-,кой промьштенности. Л., 1973, с. 45.2. Авторское свидетельство СССР.% 182108, кл. В 01) 3/30, 1966.3. Авторсйое свидетельство СССР