Массообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1519734 А 1 И 9) 4 В 01 О 3 32 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов массообмена, вчастности процессов ректификации, абсорбции, десорбции. Цель изобретенияинтенсификация процесса массообмена за счст дополнительного использования рабочей поверхности винтовой насадки в качестве поверхности парообразования и ликвидации застойных зон. Массообменный аппарат содержит цилиндрический корпус с коническимднищем 1, снабженный патрубком 2 дляввода жидкой смеси, патрубком 3 для ввода 2газа (пара), патрубком 4 для вывода газа (пара), обогащенного легколетучими компонентами, патрубком 5 для вывода готового продукта. В корпусе 1 коаксиально установлена перфорированная винтовая насадка 6, образующая канал спиральной формы, а также распределитель 7. По всему сечению насадки 6 установлены вертикальные перфорирова нные радиальные перегородки 8, а по всей длине насадки 6 - змеевиковый теплообменник 9. В вершине конического днища расположено распределительное устройство 1 О для распределения газа в потоке жидкой смеси, над этим устройством коаксиально расположен перфорированный конусный диск 11 для равномерного распределения газа по объему жидкой смеси в коническом днище. Дополнительное использование рабочей поверхности винтовой насадки в качестве поверх. ности парообразования и ликвидации за. стойных зон позволяет повысить интенсивность массообмена. Это повышает производительность аппарата и снижает расход газа (пара) на единицу готового продукта.6 ил.Изобретение относится к дппардтурному оформлению процессов ыассообмена, в частности процессов ректификации, абсорбции, лесорбци иЦель изобретения - интенсификация процесса чдссообмена за счет увеличения турбулизации фазНд фиг 1 показано схематичное изображение массообменного аппарата; нд фиг. 2 узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 зависимсть эффективности массообмена в предлагаемом и известном аппаратах; на фиг. 4 здвисичость влзжнсти продукта От отношения лидчетрд конусного диска к лиачетру аппарата; на фиг 5 зависимость влажности ироду кта от отношения плопили сечения кол).цс вого зазора между ПОВЕР Х НИСТсК ЛШ П(д З ППД Рата И 0 НОВаним к)нусниги лиска к плоцдли счения чжду поверхнстью днища и вершиной коцусцоп) лиска; н,) фи г 6 за виси ыость ВЛДжНИСГИ ПРОЛУКт;1 От ОТНОШЕНИЯ ПЛОЦс)ЛИ ССс(И 53 )ТВСР(ТИЙ КОНс 10 ГО ЛИКД К ПГ)0. ц)зли с н ниц кильцс виги зазора межлу и)- (ц рхнис)ьк) лци щ;1 и основа нич конус.цп лиска..11 сииблциный д и па рдч вклкс 1 т ци - ,)инлрический корил с коническим лнищеч 1, снс)бжнный пдтрубком 2 лля вволд ж и .к ( ) и . ч с с и, и д т р у 6к 3:)л я В В и л д Г с) 3 с)Н;)р)1 ), 1;с) т рЛ 6)КИс.1,151 Н)с 3 В сЛс 3 1 с) 1 с с р 1 ), ( ) 6) 1;1 )ц. ц ц и)и Г) ско.1 ст ч и и м и ко ы и 0 н. ц та ч и, н 3 ГРс 6) кич ) Л чя 351)1 ВО;д ГитивоГО и)ОЛУ ктд В крпл кидксидльни устдцивлнд пср. фиририцн;)я Вицп)вдя цзсдлкд ), 06 рд(лк )ШЯ КДН)1СНИР;.)ЬЦОй ФОРМЫ, Д тс)Кж РДС с)Р.Ц,)И (,)Ь, Ни ВС ЛЛ СЕЧС НИКЧ НДСДЛКИ ) 5 Г;)ци ны в( ргикзльные перфирировднн)ц И)лильны)ц регоролки 8 д и) сей 1 11)к н)1;1 )ки 6 мс сви ковы и Г(НГ)006- чс ник 1. )ли)ГГ;)к )цврхцистей ленты и тр;С Л 1 (Н И )СИ ЬЧ ) 1 И ТСс П,Ч 006 Ы Р Н Н И К сз )р 0 И С 1) и Цсс ГР Н Ц(сй И Нс 1 Рс с+с Ной ООРс )с К) 1)СИ )1(ЦИКс) Б ВРЦ)ИЦЕ КОНИ Ч(5 КОП) ЛЦИ.Р)1 Ц),)И сК( ЦИ Рс 1 П РС ЛСсЛИ),)ЬН)( УСЧ . Ри и 1 Ви3),1,151 Г)дп Рсдс л(.пи Я Гд зс 1 в поток, жИЛКО) СМ(СИ, ЦДЛ Этнч УСТРО)сТВОЛ) К)ЗК. ( идльн рдспи,чожс н прфорировднный )ссЦ СЦ 1 с 1:ИСКЛЛЯ ОДВЦОЛ(РНО 0 РД(. )1.1,3(ниц гдзд ци объему жилкой смссиК И ц )сК И Л(,с 1 Н И )цС, О Ни ц33 И фП,1 0 1 ц с д 31 ки.)и(свиги зазора чс жду и новацц ч лиска и )цврхшцтьк) коническоп лци)ид днпзрдта К ЦЛИ)Ц;ЛИ СсНИЯ МЕжЛУ ВРШИНИЙ ЛИСКД и пиврхн)сгьк лцищд равно 0,6 0,9..1 дс( нбмц ны й аппарат рд 60)дет с. )е- .1) ющич 06 рдзомЖИЛКдя СЧСЬ ПОтуцс)ет В Кор):ЛСаП и; р,тд крез пдтрубок 2 в ниж ей цент раль(ой чдсги конического лнища Гдз по- ЛдтЯ ц НИТОК жИЛКОй СЧЕСИ ЧЕРЕЗ Натру бик 3 и р 1 прл)ительное устройство 10. Выпилненнв ниле кожухгрубцого тецлоибчнникдотверстиями 2 в тргбных 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 решетках, равномерно расположенными по поверхности межтрубного пространства. Газ проходит по межтрубному пространству н через отверстия в трубных решетках, а жидкость -- по трубкам. Таким образом газ равномерно распределяется в потоке жидкой смеси и взаимодействует с ней уже перед входом в коническое днище. При входе в коническое днище аппарата газ быстро расширяется за счет перепада давления в устройстве 10 и в аппарате, вызывая прн этссм турбулиззцию фаз.Поток газа посредством перфорированного конусного диска равномерно распределяется по всему объему жидкой смеси в коническом днище и по сечению аппарата, чему способствует рациональный выбор размера конусного диска и соотношение площадей сечений отверстий конусного диска 13 и соотношение площадей кольцевых зазоров между поверхностью днища, основанием и вершиной конусного диска. Такое конструктивное решение исключает образование застойных зон в коническом днище Отсутствие застойных зон способ. ствут увеличению турбулизации и поверх. но ти контакта фаз, тем сдмым увеличивая разлеляющую способность аппарата. Жидкзч л(есь проходит чс рз распределитель 7 и плцостькэ заполняет аппарат до патрубка вь)хилз готового пролукта 5. Наличие в ибъс мжилкой смеси змеевикового теплообменцика с развитой поверхностью в виде перфори рива иной ленты ви нтовой насадки вь)зьвз(т пдрообразование на поверхности винтовой насадки, чти способствует увеличеник тур бллизации и поверхности кон)д);тд фд( В конечном итоге это приводит к ин)( нсификации процесса массообменаГузы рыси газа ци ле ра сирелелителя 7 црич Ят через слой жилкой смеси и через т)и рсти и винтовой насадки При контактспверхностью теплообменника винтоний наалки гзз ца)ревается и расширятся .-.Ти явление также способствует турбулиздции фаз, а слдовательцо, повышает и цтцси Вно ть массообмена.11 рокинтдктировдвшая жидкость вывоцтся из дпцдрзта через патрубок 5, адзовдя фдзд ула.чяется из рабочей зоны прн почи)ци патрубка 4Б лзнцим аппарате возможна ор аниззния иритивотока фаз. В этом случае .кцлкдя смесь подается в аппарат через пз грубок 5, а проконтактировавшая жил. КОт)с ВЫХОднт ЧЕрЗ ПатрубОК 2. Сран. нциэффктивности массообмеца в предлддемом и известном аппаратах производится по в,чажности продукта после отгонки л туч их компонентов при проч и х равных условияхНд ф 3 пик;1:(дц) зависимость сравн,ия эффсктивности массообмена в пред лд где мо м и известном аппаратахэкспе.5риментальные кривые 1 и 2). На фиг. 3 обозначено: Ъ - влажность продукта. мас. Я, т - время отгонки и ри данной температуре, мин. Отгонку ведут при температуре 60 С, остаточном давлении 0,055 МПа, расходе инертного газа 0,00005 г/с на 1 г жидкой смеси.На фиг. 3 видно, что влажность продукта в предлагаемом аппарате на 30 - 40 г ниже, чем в известном. Это указывает на то, что интенсивность массообмена в предлагаемом аппарате на 30 - 40 выше, чем в известном,Отношение диаметра конического диска (Р) к диаметру аппарата (Р ) должно быть в пределах 0,5 0,7. На фиг. 4 показана зависимость влажности продукта от отношения -- ,миОаПри отношении -- =0,45 газ обтекает.РРв.конус и не захватывает объем жидкой смеси, занимаемый периферию основания концаднища. При -- =0,75 газ не захватываетОвЗа жидкую смесь, занимаемую нижнюю кольцевую часть днища аппарата.Отношение сечения кольцевого зазора между поверхностью днища и основанием конического диска (Г,) к сечению между поверхностью днища и вершиной конического диска (Г,.) должно быть равно 0,6 -- 0,9. На фиг. 5 показана зависимость влджности продукта от отношения - д"Г,.РдвкПри отношении - в - =О 55 большаяГдвкчасть газа проходит через отверстия конуса,а при -- =0,95 - через кол ьцево й Гд 8зазор.Отношение сечения отверстий конического диска (1.) к сечению кольцевого зазора между поверхностью днища и основания конического диска (Гв,.) должно быть равно 0,5 0,9. На фиг. 6 показана зависимость влажности продукта от отношения --- При -- =0,48 основная частьок Гвг5 сж едокгаза проходит через кольцевой зазор, при--- =0,95 газ проходит преимущественноГдокчерез отверстия конического лиска.Данные по результатам эффективностимассопередачи приведены при отгонке воды из полимерного продукта, имеющего вязкость и плотность при 20 С 1,8 1 О - 2,1 Х Х 10Па с и 1,04сч соответственно.Исходная влажность проду ктд 13 мас. .1 О В качестве инертного газа используютазот. Отгонку ведут под вакуумом (остаточное давление 0,055 МПд) при 60 С. Время отгонки при 60 С - 40 мин, расход азота 0,00005 г/с наг исходного продукта.15Аналогичные результаты получают приотгонке летучих компонентов из полимер.ных продуктов с различной вязкостью, например: олигомерный эфир борной кисло.ты, вязкость при 25 С - 1,5 10 3 Па с Водный раствор простого полиэфира Лапрол 20 3003,вязкость при 25" С - 2,2 - 3,0 1 ОПа сДополнительное испочьзовдние рабочейповерхности винтовой насадки в качестве поверхности парообразования и ликвидации застойных зон в предлагаемом массообменном аппарате позвочяег повысить интенсивность массообмена на 3040. Это повысяшает производительность мдссообменного аппарата и снижает расхол газа (пдрд) на единицу готового продукта30Формцла изобретени.чМдссообменный аппарат, включающийцилиндрический корпус с коническим лни.шем, внутри которого установлена перфорированная винтовая насадка с вертикаль.35 ными перфорированными радиальными перегородками. образующая канал спиральной формы, патрубки ввода и вывода компонентов, распределитель, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообменд за счет увеличния турбу.лизации фдз, он снабжен змеевиковым тепло.обменйиком, расположенным по всей длине перфорированной винтовой насадки, д кони ческое лнигце снабжено установленным внут.ри него перфорированным конусным диском, при этом отношение плошали сечения кольцевого зазора между основанием диска и поверхностью конического лни шд аппарата к площади сечения между вершиной диска и поверхностью днища состдвляет 0,60,9, 1519734(:оставитель (; Бдрдновд Релактор Г Патрушева 1 ехрел И Верее Корр лтцр (. 1 ер( и Ва л(з 6633(11 Тираж 6 Полни сно ВНИИПИ 1 осулдрственного комитета по изобретениям и откртаяи пр;( Г(;11 Т (1113035, Москва, Ж - 35, Раънскдя ндб, л ( 5Производственно.издательский комбиндт Патент, г. Ужгород. ) л Гдг,ран;, 1