Установка для осуществления массообменных процессов в колонных тарельчатых аппаратах

4(51) В 01 Э 11/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬГГИЙ(71) Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР Иф 209406,кл. В 01 0 11/02, 1963.2. Авторское свидетельство СССР ,9520990, кл. В 01 0.11/02, 1972.(54)(57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕ.НИЯ ИАССООБИЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В КОЛОННЫК ТАРЕЛЬЧАТЫХ АППАРАТАХ, включающая колонный аппарат, разделенный тарелками с переливнымк устройствами насекции, насос с распределителем давления, две рессиверные емкости и пульсационные камеры е патрубками, в которых установлены всасывающие и нагнетательные клапаны, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью интенсиФикации процесса массообмена за счет создания дополнительных эон массообмена, периодических пульсаций, увели.чения времени и поверхности контакта фаз, установка снабжена двумя коллекторами для тяжелой фазы, расположенными выше иульсационных камер, каждый из которых соединен с одной из рессиверных емкостей и с пульса. ционными камерами, при этом пульсационные камеры первого и второго коллекторов соединены через патрубки с секциями колонного аппарата в чередующейся последовательности, а каждый патрубок с нагнетательным клапа- ном снабжен устройством для распыления Я тяжелой фазы и расположен в каждой секции аппарата вьпве патрубка с всасываю-щим клапаном.2. Установка по п. 1, о т л и - С ч а ю щ а я с, я тем, что пульсацион-. ные камеры снабжены пакетом плоских .пластин, разделяющих их внутренний фваф объем на продольные каналы. ФЫ1 11342Изобретение относится к конструкциям для проведения массообменньсх процессов в системе пар(газ) - жидкостьи может быть использовано для интенсификации массообмена в действующихколонных ректификационных абсорбционных аппаратах пищевых и химических .производств.Известна конструкция устройстваля обработки зернистых материалов, 10стоящая из последовательно уста новленных по высоте аппарата несколь.ких выносных циркуляционных контуроввключающих. насос, высасывающих инагнетательного трубол оводов и15рессиверной емкостиОднако такое устройство характеризуется большим расходом электроэнергии на привод насоса циркуляцион"ных контуров и повышенным расходомметалла,Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому результатуявляется установка для обработкизернистого материала, состоящая изнасоса, распределителя, двух рессиверных емкостей и коллекторов. Установка обеспечивает создание в колонном аппарате устойчивых пульсаций жидкой фазы,интенсифицирующих процесс.ЯОднако пульсации накладываются в30продольном направлении за счет изменения давления в верхнем и нижнем сечениях аппарата, что ие позволяетиспользовать установки для интенсификации процесса массообмена в дей- З 5ствующих на производстве колонных аппаратах с тарельчатыми контактнымиустройствами, Тарелки секционируютвнутренний объем аппарата и ограничивают распределение пульсаций вдоль 0его оси, резко снижая эффект интенсификации процесса от использованияпульсаций. Кроме того, установкадля обработки зернистых материаловне создает в аппарате дополнительньис 45эон массообмена. Наличие в рессиверной емкости разделительной мембранытребует периодических профилактических ремонтов, что усложняет эксплуатацию и снижает производительность 50аппарата,Целью изобретения является интенсификация процесса массообмена эа счет создания периодических пульса ций,. дополнительных эон массообмена и увеличения времени и поверхности контакта фаэ. 13Поставленная цель достигается,тем, что установка для осуществления массообменных процессов в колонных тарельчатьпс аппаратах, включающая колонный аппарат, резделенный тарелками с переливными устройствами на сек- . ции, насос с распределителем давления, две рессиверные емкости и пульса ционные камеры с патрубками, в которых установлены всасывающие и нагнетательные клапаны, снабжена двумя коллекторами для тяжелой Фазы, расположенными выше пульсационных камер, каждый иэ которых соединен с од" ной из рессиверных. емкостей и с пульсационными камерами, при этом пульсационные камеры первого и второго коллекторов соединены через патрубки с секциями колонного аппарата в чередующейся последовательности, а каждый патрубок с нагнетательным клапаном снабжен устройством для распыления тяжелой фазы и расположен в каждой секции аппарата выше патрубка с всасывающим клапаном.Кроме того пульсационные камеры снабжены пакетом плоских пластин, разделяющих их внутренний объем на продольные каналы.На фиг. 1 изображена общая схема установки, на фиг, 2 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на Фиг. 2.Установка состоит из колонного аппарата 1, центробежного насоса 2 с распределителем давления 3, рессивер. ных емкостей 4 и 5 и .пульсационных камер 6 и 7, соединенных через коллектор 8 и 9 с рессиверными емкостями 4 и 5. Пульсационные камеры 6 и 7 подсоединены к колонному аппарату 1, содержащему тарелки 10 с переливной системой 11, с помощью патрубков 12 и 13 с всасывающим и нагнетательным клапанами. Внутри пульсационных камер 6 и 7 (фиг. 1) установлен пакет плоских пластин 14 делящих их объем на отдельные продольные каналы.Для предотвращения самопроизвольного протекания жидкости иэ вышележащей пульсационной камеры в нижеле" . жащую минуя аппарат, коллектора 8 и 9 установлены выше уровня камер6 и 7.1 атрубки 13 с всасывающими клапанами подсоединены к колонному аппарату вблизи контактных тарельчатых устройств (тарелок) 10 со стороны нх переливной системы 11. что позволяет15 3 11342 заполнять пульсационные камеры жидкой Фазой. Патрубки 12 с нагнетательными клапанами подсоединены к колонному аппарату над тарельчатыми контактными устройствами и снабжены устройствами для распыления жидкой Фазы в потоке паровой (газовой) фазы.Пульсационные камеры 6, подсоединенные к первому коллектору 8, соеди-. нены патрубками с нечетными межта" релочными пространствами аппарата (считая, например, сверху), а пульсационные камеры 7, подсоединенные ко второму коллектору 9, соединены с четными межтарелочными пространствами аппарата. Это позволяет создавать в аппарате пульсации давления как по жидкой так и паровой Фазам ,без нарушения их контакта. Жидкая фаза отбирается в пульсационные камеры вблизи переливной системы и затем распыляется в направлении ее поступления на тарельчатое контактное устройство, что и сохраняет устойчивый контакт фаз при любых режимах пульсации.Установка работает следующим об=, разом.Перед началом работы рессиверные емкости 4 и 5 коллектора 8 и 9 и камеры 6 и 7 заполняются кубовой жидкостью. После вывода массообиенного аппарата 1 на рабочий режим включается насос 2 с распределителем давления 3. При этом жидкость, например, из емкости 5 перекачивается 35 в емкость 4. В пульсационных камерах 6 повышается давление и через нагнетательные клапаны по патрубкам 12 жидкая фаза поступает в соответствующее пространство аппарата 1 и 4 О распыляется в потокепара. Капли и струи распыленной жидкости движутся в паровой фазе вдоль полотна тарелок 10 к месту поступления жидкости на тарелку. Часть капель и струй 45 ударяется о боковую поверхность корпуса аппарата 1, стекает в виде пленки вниз на полотно тарелки и, сливаясь с ОснОВным потоком жидкой фазы дВи жется назад к переливкой системе та релки. Вторая часть капель и струй под действием силы тяжести падает на полотно тарелки, создавая в слое жидкости, движущемся по тарелке, локальные возмущения и пульсации., МВ пульсационных камерах 7 дав" ление в этот момент времени, понижается, так как они соединены через 13 4коллектор 9 с емкостью 5. Всасывающие клапаны патрубков 13 открываются и жидкость с тарельчатых контактных устройств поступает во внутренние полости пульсационных камер 7, вызывая соответствующие возмущения и пульсации в слое жидкости на тарелках 10.После переключения распределителя 3 меняется подсоединение насоса 2 к емкостям 4 и 5. Всасывающий патрубок насоса 2 соединяется через распределитель З.с рессиверной емкостью 4, а нагнетательный - с емкостью 5. В пульсационных камерах 6 возникает разрежение, а в камерах 7 избыток давления. Из пульсационных камер 7 жидкая фаза вытесняется по натрубку 12 и распыляется в аппарате 1 (по аналогии с вышеописанным), а в камеры б жидкость засасывается по патрубкам 13. После следующего переключения распределителя 3 процесс распределения давления и движения жид кости в устройстве повторяется в вышеуказанном порядке.Таким образом установка позволяет создавать в действующем тарельчатом аппарате устойчивые пульсации давления, внося соответствующие Возмущения в структуру потоков, увеличивая поверхность и время контакта фаз. Распыление жидкости позволяет организовать В аппарате две дополнительные зоны интенсивного взаимодействия фаз: .в факеле распыпа и в пленке на боковой :поверхности корпуса аппарата. Подсоединение патрубков 13 вблизи тарельчатых устройств 10 со стороны переливной системы обеспечивает заполнение пульсационных камер жидкостью, уходящей с тарелок. Распыление такой жидкости происхрдит в направлении, противоположном ее движению по тарелкеФактически после распыления жидкая фаза возвращается на тарелку в месте ее ввода, что увеличивает время контакта потоков.Для обеспечения интенснфикащы процесса массообмена необходимо исключить продольное перемешивание жид кости в пульсадионных камерах и смешивание жидкостей различных камер в коллекторах 8. и 9, Рекомендуется объем пульсационных камер выбирать равным 1,2-1,3 от объема всасываемой в них жидкой фазы. Последний зависит от конкретных геометрических размеров аппарата 1, массовых рас11 ходов фаз и может составлять 25-50% от количества жидкости, находящейся на тарельчатом контактном устройстве 10, Внутри камер .6 и 7 целесообразно устанавливать пакет плоских параллельных пластин 14 деля" щих их объем на отдельные продольные каналы, Это позволит приблизить режим движения жидкости в камерах к ламинарному и уменьшить продольное перемешивание. Геометрические размеры камер целесообразно выбирать из усповия: соотношение длинны к диаметру 50. Объем рессиверных емкостей 4 и 5 зависит от объема и количества используемых пульсационных камер 6 и 7.По сравнению с прототипом данная конструкция установки позволяет интенсифицировать процесс массообмена в системе пар (газ) - жидкость в колонных тарельчатых аппаратах, Исполь зование прототипа для указанной цели не дает должного эффекта, так 34213как он накладывает пульсации давления вдолт оси аппарата только вверхней и нижней его точках, Тарельчатые контактные устройства секциони"руют объем аппарата и за счет этогогасят накладываемые на потоки фазпульсации. Кроме того, конструкцияпрототипа не создает в аппарате до"полнительных зон интенсивного мас сообмена и не увеличивает время контакта Ааз, как это предусмотрено пред"лагаемым устройством.Установку для осуществления массообменных процессов целесообразно 15 использовать для увеличения разделяющей сгособности действующих в настоящее время в пищевой и химической промышленностях ректификационных и аб-сорбционных колонных аппаратов, Это 20 позволяет за счет минимальных капитальных затрат на их модернизацию, существенно увеличить производительность или качество получаемого продукта,1134213 Составитель А.МировоРедактор И.Товтин Техред Т.Фанта орректор Г.О Подписи 4/5 Ужгор ул. Проектная Заказ 9979 И Тираж б 5 ВНИКНИ Государственно по делам цзобретени 113035, .Иосква, Ж, Филиал ППП"Патент", г о комитета и открытий Раущская н